Przemysłowe powlekanie galwaniczne jest szeroko stosowaną obróbką powierzchni w celu ochronyodlewy metalowei produkty do obróbki CNC przed korozją z ładnym wykończeniem. Wielu klientów zadaje pytania dotyczące obróbki powierzchni odlewów metalowych iprecyzyjnie obrobione części. W tym artykule skupimy się na procesie powlekania elektroforetycznego. Mam nadzieję, że będzie to pomocne dla wszystkich partnerów.
Powlekanie galwaniczne to metoda powlekania, w której cząstki takie jak pigmenty i żywice zawieszone w roztworze elektroforetycznym są zorientowane tak, aby migrowały i osadzały się na powierzchni jednej z elektrod za pomocą zewnętrznego pola elektrycznego. Zasada powlekania elektroforetycznego została wynaleziona pod koniec lat trzydziestych XX wieku, jednak technologia ta została opracowana i znalazła zastosowanie przemysłowe po 1963 roku. Powlekanie elektroforetyczne jest najbardziej praktycznym procesem konstrukcyjnym powłok na bazie wody. Powłoka elektroforetyczna charakteryzuje się rozpuszczalnością w wodzie, nietoksycznością i łatwą automatyczną kontrolą. Ponieważ nadaje się do obróbki powierzchni przewodzących przedmiotów (odlewy metalowe, części obrobione, odkuwki, części blaszane i części spawalnicze itp.), proces powlekania elektroforetycznego szybko znalazł szerokie zastosowanie w branżach takich jak samochody, materiały budowlane, sprzęt komputerowy oraz sprzęt AGD.
Zasady
Żywica zawarta w katodowej powłoce elektroforetycznej posiada grupy zasadowe, które po zobojętnieniu kwasu tworzą sól i rozpuszczają się w wodzie. Po przyłożeniu prądu stałego jony ujemne rodników kwasowych przemieszczają się do anody, a jony żywicy i owinięte przez nie cząstki pigmentu przemieszczają się z ładunkami dodatnimi do katody i osadzają się na katodzie. Jest to podstawowa zasada powlekania elektroforetycznego (powszechnie znanego jako galwanizacja). Powłoka elektroforetyczna jest bardzo złożoną reakcją elektrochemiczną, w której jednocześnie zachodzą co najmniej cztery efekty elektroforezy, osadzania elektrolitycznego, elektrolizy i elektroosmozy.
Elektroforeza
Po włączeniu anody i katody w roztworze koloidalnym cząstki koloidalne przemieszczają się na stronę katody (lub anody) pod wpływem pola elektrycznego, co nazywa się elektroforezą. Substancja w roztworze koloidalnym nie występuje w postaci cząsteczek i jonów, ale substancji rozpuszczonej rozproszonej w cieczy. Substancja jest duża i nie wytrąci się w stanie rozproszonym.
Elektroosadzanie
Zjawisko wytrącania się substancji stałych z cieczy nazywa się aglomeracją (aglomeracją, osadzaniem), które zwykle zachodzi podczas chłodzenia lub zagęszczania roztworu, a powlekanie elektroforetyczne opiera się na energii elektrycznej. W katodowej powłoce elektroforetycznej dodatnio naładowane cząstki gromadzą się na katodzie, a ujemnie naładowane cząstki (tj. jony) gromadzą się na anodzie. Kiedy dodatnio naładowane cząstki koloidalne (żywica i pigment) dotrą do katody (podłoża) Po powierzchni (wysoce zasadowa warstwa stykowa) powstają elektrony, które reagują z jonami wodorotlenkowymi, tworząc substancje nierozpuszczalne w wodzie, które osadzają się na katodzie ( malowany przedmiot).
Elektroliza
W roztworze o przewodności jonowej anoda i katoda są podłączone do prądu stałego, aniony są przyciągane do anody, a kationy do katody i zachodzi reakcja chemiczna. Anoda powoduje rozpuszczanie metalu i utlenianie elektrolityczne w celu wytworzenia tlenu, chloru itp. Anoda jest elektrodą, która może wywołać reakcję utleniania. Metal wytrąca się na katodzie, a H+ redukuje się elektrolitycznie do wodoru.
Elektroosmoza
Po zasileniu dwóch końców (katody i anody) roztworów o różnych stężeniach oddzielonych półprzepuszczalną membraną zjawisko polegające na przemieszczaniu się roztworu o niskim stężeniu na stronę o wyższym stężeniu nazywa się elektroosmozą. Warstwa powłoki osadzona właśnie na powierzchni powlekanego przedmiotu jest powłoką półprzepuszczalną. Pod ciągłym działaniem pola elektrycznego woda zawarta w błonie maziącej dializuje się z błony i przemieszcza do kąpieli w celu odwodnienia błony. To jest elektroosmoza. Elektroosmoza zamienia hydrofilową powłokę w hydrofobową powłokę, a odwodnienie powoduje, że powłoka staje się gęsta. Mokra farba po kąpieli z dobrą farbą elektroforetyczną elektroosmotyczną może być dotykana i nie lepka. Płyn do kąpieli przylegający do mokrej powłoki farby można spłukać wodą.
Charakterystyka powlekania galwanicznego
Elektroforetyczna warstwa farby ma zalety pełności, jednolitości, płaskości i gładkiej powłoki. Twardość, przyczepność, odporność na korozję, udarność i przepuszczalność elektroforetycznej warstwy farby są znacznie lepsze niż w przypadku innych procesów powlekania.
(1) Stosuje się farbę rozpuszczalną w wodzie, wodę stosuje się jako środek rozpuszczający, co pozwala zaoszczędzić wiele rozpuszczalników organicznych, znacznie zmniejsza zanieczyszczenie powietrza i zagrożenia dla środowiska, jest bezpieczne i higieniczne oraz pozwala uniknąć ukrytego niebezpieczeństwa pożaru;
(2) Wydajność malowania jest wysoka, straty farby są niewielkie, a stopień wykorzystania farby może sięgać 90% do 95%;
(3) Grubość powłoki jest jednolita, przyczepność jest silna, a jakość powłoki jest dobra. Każda część przedmiotu obrabianego, taka jak warstwa wewnętrzna, wgłębienia, spoiny itp., może uzyskać jednolitą i gładką warstwę powłoki, co rozwiązuje problem innych metod powlekania przedmiotów o skomplikowanych kształtach. Problem malowania;
(4) Wydajność produkcji jest wysoka, a konstrukcja może realizować produkcję automatyczną i ciągłą, co znacznie poprawia wydajność pracy;
(5) Sprzęt jest złożony, koszt inwestycji wysoki, zużycie energii duże, temperatura wymagana do suszenia i utwardzania jest wysoka, zarządzanie farbą i malowaniem jest skomplikowane, warunki konstrukcyjne są surowe i wymagane jest oczyszczanie ścieków ;
(6) Można stosować wyłącznie farby rozpuszczalne w wodzie, a koloru nie można zmienić podczas procesu powlekania. Stabilność farby nie jest łatwa do kontrolowania po dłuższym przechowywaniu.
(7) Sprzęt do powlekania elektroforetycznego jest skomplikowany, a zawartość technologii jest wysoka, co jest odpowiednie do produkcji stałego koloru.
Ograniczenia powlekania galwanicznego
(1) Nadaje się wyłącznie do gruntowania podłoży przewodzących, takich jak części maszyn, z metali żelaznych i nieżelaznych. Tą metodą nie można powlekać przedmiotów nieprzewodzących, takich jak drewno, plastik, tkanina itp.
(2) Proces powlekania elektroforetycznego nie jest odpowiedni dla powlekanych przedmiotów składających się z wielu metali, jeśli charakterystyka elektroforezy jest inna.
(3) Procesu powlekania elektroforetycznego nie można stosować w przypadku powlekanych przedmiotów, które nie wytrzymują wysokiej temperatury.
(4) Powłoka elektroforetyczna nie nadaje się do powlekania o ograniczonych wymaganiach dotyczących koloru. Powłokę elektroforetyczną o różnych kolorach należy pomalować w różnych rowkach.
(5) Powlekanie elektroforetyczne nie jest zalecane przy produkcji małoseryjnej (okres odnowienia kąpieli przekracza 6 miesięcy), ponieważ prędkość odnawiania kąpieli jest zbyt mała, żywica w kąpieli starzeje się i zmienia się zawartość rozpuszczalnika bardzo. Kąpiel jest niestabilna.
Etapy powlekania galwanicznego
(1) W przypadku powlekania elektroforetycznego ogólnych powierzchni metalowych przebieg procesu jest następujący: czyszczenie wstępne → odtłuszczanie → mycie wodą → usuwanie rdzy → mycie wodą → neutralizacja → mycie wodą → fosforanowanie → mycie wodą → pasywacja → powlekanie elektroforetyczne → czyszczenie górnej części zbiornika → mycie wodą ultrafiltracyjną → suszenie → offline.
(2) Podłoże i obróbka wstępna powlekanego przedmiotu mają duży wpływ na powłokę elektroforetyczną. Odlewy metalowe są na ogół odrdzewiane poprzez piaskowanie lub śrutowanie, przędza bawełniana służy do usuwania pyłu unoszącego się na powierzchni przedmiotu obrabianego, a papier ścierny służy do usuwania resztek śrutu stalowego i innych zanieczyszczeń z powierzchni. Powierzchnię stali poddaje się odtłuszczaniu i usuwaniu rdzy. Gdy wymagania dotyczące powierzchni są zbyt wysokie, wymagane jest fosforanowanie i pasywacja powierzchni. Przedmioty z metali żelaznych należy fosforanować przed elektroforezą anodową, w przeciwnym razie odporność powłoki farby na korozję będzie słaba. Podczas fosforanowania wybiera się na ogół warstwę fosforanującą z soli cynku o grubości około 1 do 2 μm, przy czym wymaga się, aby warstwa fosforanowa miała drobne i jednolite kryształy.
(3) W systemie filtracji ogólnie przyjmuje się filtrację pierwotną, a filtr jest konstrukcją worka siatkowego. Farba elektroforetyczna transportowana jest do filtra za pomocą pionowej pompy w celu filtracji. Biorąc pod uwagę kompleksowy cykl wymiany i jakość powłoki lakierniczej, najlepszy jest worek filtrujący o wielkości porów 50μm. Może nie tylko spełnić wymagania jakościowe powłoki farby, ale także rozwiązać problem zatykania worka filtrującego.
(4) Wielkość układu cyrkulacji powłoki elektroforetycznej wpływa bezpośrednio na stabilność kąpieli i jakość powłoki lakierniczej. Zwiększenie objętości cyrkulacji zmniejsza wytrącanie się i powstawanie pęcherzyków płynu do kąpieli; jednakże starzenie się płynu do kąpieli przyspiesza, wzrasta zużycie energii i pogarsza się stabilność płynu do kąpieli. Idealnie jest kontrolować czasy cykli cieczy w zbiorniku do 6-8 razy/h, co nie tylko gwarantuje jakość powłoki farby, ale także zapewnia stabilną pracę cieczy w zbiorniku.
(5) Wraz ze wzrostem czasu produkcji impedancja membrany anodowej będzie rosnąć, a efektywne napięcie robocze będzie spadać. Dlatego podczas produkcji napięcie robocze zasilacza należy stopniowo zwiększać zgodnie ze stratą napięcia, aby skompensować spadek napięcia na membranie anodowej.
(6) System ultrafiltracji kontroluje stężenie jonów zanieczyszczeń wnoszonych przez przedmiot obrabiany, aby zapewnić jakość powłoki. Podczas obsługi tego systemu należy pamiętać, że po uruchomieniu system powinien pracować w sposób ciągły i surowo zabrania się jego pracy z przerwami, aby zapobiec wysychaniu membrany ultrafiltracyjnej. Wyschnięta żywica i pigment przylegają do membrany ultrafiltracyjnej i nie można ich dokładnie oczyścić, co poważnie wpływa na przepuszczalność wody i żywotność membrany ultrafiltracyjnej. Wydajność wody przez membranę ultrafiltracyjną wykazuje tendencję spadkową wraz z czasem pracy. Należy go czyścić jednorazowo na 30-40 dni ciągłej pracy, aby zapewnić wodę ultrafiltracyjną niezbędną do ługowania i przemywania ultrafiltracyjnego.
(7) Metoda powlekania elektroforetycznego jest odpowiednia dla procesu produkcyjnego dużej liczby linii montażowych. Cykl odnowienia kąpieli elektroforetycznej powinien nastąpić w ciągu 3 miesięcy. Naukowe zarządzanie kąpielą jest niezwykle ważne. Regularnie sprawdzane są różne parametry wanny, a w zależności od wyników badań wanna jest korygowana i wymieniana. Ogólnie rzecz biorąc, parametry roztworu kąpieli mierzy się z następującą częstotliwością: wartość pH, zawartość substancji stałych i przewodność roztworu do elektroforezy, roztworu do ultrafiltracji i roztworu czyszczącego do ultrafiltracji, polarnego roztworu anionowego (anodowego), płynu krążącego i dejonizacyjnego roztworu czyszczącego raz dzień; Proporcja podstawowa, zawartość rozpuszczalników organicznych i badanie laboratoryjne w małym zbiorniku dwa razy w tygodniu.
(8) W celu kontroli jakości powłoki farby należy często sprawdzać jednorodność i grubość powłoki farby, a jej wygląd nie powinien zawierać dziur, zwiotczeń, skórki pomarańczowej, zmarszczek itp. Regularnie sprawdzaj właściwości fizyczne i chemiczne wskaźników, takich jak przyczepność i odporność powłoki na korozję. Cykl kontroli jest zgodny ze standardami kontroli producenta i generalnie każda partia wymaga kontroli.
Obróbka powierzchniowa przed elektroforezą
Obróbka powierzchni przedmiotu przed powlekaniem jest ważną częścią powlekania elektroforetycznego i obejmuje głównie odtłuszczanie, usuwanie rdzy, kondycjonowanie powierzchni, fosforanowanie i inne procesy. Jakość obróbki nie tylko wpływa na wygląd folii, zmniejsza działanie antykorozyjne, ale także niszczy stabilność roztworu farby. Dlatego powierzchnia przedmiotu obrabianego przed malowaniem musi być wolna od plam oleju, śladów rdzy, środków chemicznych do obróbki wstępnej i osadów fosforanujących itp., a warstwa fosforanująca powinna mieć gęste i jednolite kryształy. Jeśli chodzi o różne procesy obróbki wstępnej, nie będziemy omawiać ich indywidualnie, a jedynie przedstawimy kilka punktów uwagi:
1) Jeśli odtłuszczenie i rdza nie zostaną oczyszczone, będzie to miało nie tylko wpływ na tworzenie się warstwy fosforanowej, ale także na siłę wiązania, właściwości dekoracyjne i odporność powłoki na korozję. Powłoka farby jest podatna na kurczenie się i powstawanie dziur.
2) Fosforanowanie: Celem jest poprawa przyczepności i zdolności antykorozyjnych warstwy elektroforetycznej. Jego rola jest następująca:
(1) Ze względu na efekty fizyczne i chemiczne zwiększa się przyczepność powłoki organicznej do podłoża.
(2) Fosforanująca warstwa zmienia powierzchnię metalu z dobrego przewodnika na słaby przewodnik, hamując w ten sposób tworzenie się mikrobaterii na powierzchni metalu, skutecznie zapobiegając korozji powłoki oraz zwiększając odporność na korozję i wodoodporność powłoka. Ponadto dopiero po dokładnym odsączeniu i odtłuszczeniu, na czystej, jednolitej i odtłuszczonej powierzchni może powstać zadowalający film fosforanujący. Z tego punktu widzenia sama folia fosforanująca stanowi najbardziej intuicyjną i niezawodną samokontrolę efektu procesu obróbki wstępnej.
3) Mycie: Jakość mycia na każdym etapie obróbki wstępnej będzie miała ogromny wpływ na jakość całej obróbki wstępnej i powłoki lakierniczej. Przy ostatnim czyszczeniu wodą dejonizowaną przed malowaniem należy upewnić się, że przewodność kropel powlekanego przedmiotu nie jest większa niż 30μs/cm. Czyszczenie nie jest czyste, np. obrabiany przedmiot:
(1) Pozostałości kwasu, fosforanująca ciecz chemiczna, flokulacja żywicy w cieczy lakierniczej i pogorszenie stabilności;
(2) Pozostałości ciał obcych (plamy oleju, kurz), dziury skurczowe, cząstki i inne wady powłoki lakierniczej;
(3) Pozostałości elektrolitów i soli prowadzą do zaostrzenia reakcji elektrolizy i powodują powstawanie dziur i innych schorzeń.
Czas publikacji: 17 kwietnia 2021 r