Industriële elektrocoating is een veelgebruikte oppervlaktebehandeling voor het beschermen van demetalen gietstukkenen CNC-bewerkingsproducten tegen corrosie met mooie afwerking. Veel klanten stellen vragen over de oppervlaktebehandeling van metalen gietstukken ennauwkeurig bewerkte onderdelen. Dit artikel zal zich richten op het elektroforetische coatingproces. Ik hoop dat het nuttig zal zijn voor alle partners.
Elektrocoating is een coatingmethode waarbij deeltjes zoals pigmenten en harsen, gesuspendeerd in de elektroforetische oplossing, worden georiënteerd om te migreren en af te zetten op het oppervlak van een van de elektroden door gebruik te maken van een extern elektrisch veld. Het principe van elektroforetische coating werd eind jaren dertig uitgevonden, maar deze technologie werd na 1963 ontwikkeld en kreeg industriële toepassing. Elektroforetische coating is het meest praktische constructieproces voor coatings op waterbasis. Elektroforetische coating heeft de kenmerken van wateroplosbaarheid, niet-toxiciteit en eenvoudige automatische controle. Omdat het geschikt is voor de oppervlaktebehandeling van geleidende werkstukken (metalen gietstukken, machinaal bewerkte onderdelen, smeedstukken, plaatwerkonderdelen en lasonderdelen, enz.), wordt het elektroforetische coatingproces snel op grote schaal gebruikt in industrieën zoals de auto-industrie, bouwmaterialen, hardware en huishoudelijke apparaten.
Principes
De hars in de kathodische elektroforetische coating heeft basische groepen, die na zuurneutralisatie een zout vormen en oplossen in water. Nadat de gelijkstroom is aangelegd, verplaatsen de negatieve zuurradicaalionen zich naar de anode, en de harsionen en de daardoor omhulde pigmentdeeltjes bewegen met positieve ladingen naar de kathode en worden op de kathode afgezet. Dit is het basisprincipe van elektroforetisch coaten (algemeen bekend als plateren). Elektroforesecoating is een zeer complexe elektrochemische reactie, waarbij ten minste vier effecten van elektroforese, elektrodepositie, elektrolyse en elektro-osmose gelijktijdig optreden.
Elektroforese
Nadat de anode en kathode in de colloïdale oplossing zijn ingeschakeld, verplaatsen de colloïdale deeltjes zich naar de kathode- (of anode-)zijde onder invloed van het elektrische veld, dat elektroforese wordt genoemd. De stof in de colloïdale oplossing bevindt zich niet in de toestand van moleculen en ionen, maar van de opgeloste stof die in de vloeistof is gedispergeerd. De stof is groot en zal niet in een verspreide toestand neerslaan.
Elektrodepositie
Het fenomeen van vaste neerslag uit vloeistof wordt agglomeratie (agglomeratie, afzetting) genoemd, wat meestal ontstaat bij het afkoelen of concentreren van de oplossing, en elektroforetische coating is afhankelijk van elektriciteit. Bij kathodische elektroforetische coating aggregeren positief geladen deeltjes op de kathode, en negatief geladen deeltjes (dwz ionen) op de anode. Wanneer de positief geladen colloïdale deeltjes (hars en pigment) de kathode (substraat) bereiken. Na het oppervlak (sterk alkalische grenslaag) worden elektronen verkregen en reageren met hydroxide-ionen om in water onoplosbare stoffen te worden, die zich op de kathode afzetten ( geschilderd werkstuk).
Elektrolyse
In een oplossing met ionische geleidbaarheid zijn de anode en kathode verbonden met gelijkstroom, worden anionen aangetrokken door de anode en worden kationen aangetrokken door de kathode, en vindt er een chemische reactie plaats. De anode produceert metaaloplossing en elektrolytische oxidatie om zuurstof, chloor, enz. te produceren. De anode is een elektrode die een oxidatiereactie kan veroorzaken. Het metaal slaat neer aan de kathode en de H+ wordt elektrolytisch gereduceerd tot waterstof.
Elektro-osmose
Nadat de twee uiteinden (kathode en anode) van oplossingen met verschillende concentraties, gescheiden door een semipermeabel membraan, zijn bekrachtigd, wordt het fenomeen dat de oplossing met lage concentratie naar de kant met hoge concentratie beweegt, elektro-osmose genoemd. De coatingfilm die zojuist op het oppervlak van het gecoate object is afgezet, is een semi-permeabele film. Onder de voortdurende werking van het elektrische veld wordt het water dat zich in de uitsmerende film bevindt, uit de film gedialyseerd en naar het bad verplaatst om de film te dehydrateren. Dit is elektro-osmose. Elektro-osmose verandert de hydrofiele coatingfilm in een hydrofobe coatingfilm, en uitdroging maakt de coatingfilm compact. De natte verf na het zwemmen met goede elektro-osmose-elektroforetische verf kan worden aangeraakt en niet plakkerig. De badvloeistof die aan de natte verffilm kleeft, kunt u met water afspoelen.
Kenmerken van elektrocoating
Elektroforetische verffilm heeft de voordelen van volheid, uniformiteit, vlakheid en gladde coating. De hardheid, hechting, corrosieweerstand, slagvastheid en permeabiliteit van elektroforetische verffilm zijn aanzienlijk beter dan bij andere coatingprocessen.
(1) Er wordt wateroplosbare verf gebruikt, water wordt gebruikt als oplossend medium, dat veel organische oplosmiddelen bespaart, de luchtvervuiling en de gevaren voor het milieu aanzienlijk vermindert, veilig en hygiënisch is en het verborgen gevaar van brand vermijdt;
(2) De verfefficiëntie is hoog, het verfverlies is klein en de bezettingsgraad van de verf kan 90% tot 95% bereiken;
(3) De dikte van de coatingfilm is uniform, de hechting is sterk en de coatingkwaliteit is goed. Elk deel van het werkstuk, zoals de binnenlaag, verdiepingen, lassen, enz., kan een uniforme en gladde coatingfilm verkrijgen, wat het probleem van andere coatingmethoden voor complex gevormde werkstukken oplost. Het schilderprobleem;
(4) De productie-efficiëntie is hoog en de constructie kan automatische en continue productie realiseren, wat de arbeidsefficiëntie aanzienlijk verbetert;
(5) De apparatuur is complex, de investeringskosten zijn hoog, het energieverbruik is groot, de temperatuur die nodig is voor het drogen en uitharden is hoog, het beheer van verf en verf is ingewikkeld, de bouwomstandigheden zijn streng en afvalwaterzuivering is vereist ;
(6) Er mag alleen wateroplosbare verf worden gebruikt en de kleur kan tijdens het coatingproces niet worden gewijzigd. De stabiliteit van de verf is na langdurige opslag niet eenvoudig te controleren.
(7) De elektroforetische coatingapparatuur is ingewikkeld en de technologie-inhoud is hoog, wat geschikt is voor de productie van vaste kleuren.
Beperkingen van elektrocoating
(1) Het is alleen geschikt voor het primeren van geleidende substraten zoals machineonderdelen van ferrometalen en non-ferrometalen. Niet-geleidende voorwerpen zoals hout, kunststof, stof etc. kunnen met deze methode niet worden gecoat.
(2) Het elektroforetische coatingproces is niet geschikt voor gecoate objecten die uit meerdere metalen bestaan, als de elektroforese-eigenschappen verschillend zijn.
(3) Het elektroforetische coatingproces kan niet worden gebruikt voor gecoate objecten die niet bestand zijn tegen hoge temperaturen.
(4) Elektroforetische coating is niet geschikt voor coating met beperkte kleureisen. Elektroforetische coating van verschillende kleuren moet in verschillende groeven worden geverfd.
(5) Elektroforetische coating wordt niet aanbevolen voor productie in kleine batches (de vernieuwingsperiode van het bad is meer dan 6 maanden), omdat de vernieuwingssnelheid van het bad te langzaam is, de hars in het bad veroudert en het oplosmiddelgehalte verandert enorm. Het bad is onstabiel.
Stappen van elektrocoating
(1) Voor elektroforetische coating van algemene metalen oppervlakken is de processtroom: voorreiniging → ontvetten → wassen met water → roestverwijdering → wassen met water → neutralisatie → wassen met water → fosfateren → wassen met water → passivatie → elektroforetische coating → tanktopreiniging → ultrafiltratie water wassen → drogen → offline.
(2) Het substraat en de voorbehandeling van het gecoate object hebben een grote invloed op de elektroforetische coatingfilm. Metalen gietstukken worden over het algemeen ontroest door zandstralen of kogelstralen, katoenen garen wordt gebruikt om drijvend stof op het oppervlak van het werkstuk te verwijderen en schuurpapier wordt gebruikt om resterende stalen schoten en ander vuil op het oppervlak te verwijderen. Het stalen oppervlak wordt behandeld met ontvetting en roestverwijdering. Wanneer de oppervlaktevereisten te hoog zijn, zijn fosfaterende en passivatie-oppervlaktebehandelingen vereist. Ferrometalen werkstukken moeten vóór anodische elektroforese worden gefosfateerd, anders zal de corrosieweerstand van de verffilm slecht zijn. Bij de fosfateringsbehandeling wordt doorgaans een zinkzoutfosfateringsfilm gekozen, met een dikte van ongeveer 1 tot 2 μm, en de fosfaatfilm moet fijne en uniforme kristallen hebben.
(3) In het filtersysteem wordt over het algemeen de primaire filtratie toegepast en is het filter een gaaszakstructuur. De elektroforetische verf wordt via een verticale pomp naar het filter getransporteerd voor filtratie. Gezien de uitgebreide vervangingscyclus en de kwaliteit van de verffilm is de filterzak met een poriegrootte van 50μm de beste. Het kan niet alleen voldoen aan de kwaliteitseisen van de verffilm, maar ook het probleem van verstopping van de filterzak oplossen.
(4) De grootte van het circulatiesysteem van elektroforetische coating heeft rechtstreeks invloed op de stabiliteit van het bad en de kwaliteit van de verffilm. Het vergroten van het circulatievolume vermindert de neerslag en belletjes van de badvloeistof; de veroudering van de badvloeistof versnelt echter, het energieverbruik neemt toe en de stabiliteit van de badvloeistof wordt slechter. Het is ideaal om de cyclustijden van de tankvloeistof te regelen tot 6-8 keer/uur, wat niet alleen de kwaliteit van de verffilm garandeert, maar ook de stabiele werking van de tankvloeistof garandeert.
(5) Naarmate de productietijd toeneemt, zal de impedantie van het anodemembraan toenemen en zal de effectieve werkspanning afnemen. Daarom moet tijdens de productie de bedrijfsspanning van de voeding geleidelijk worden verhoogd, afhankelijk van het spanningsverlies, om de spanningsval van het anodemembraan te compenseren.
(6) Het ultrafiltratiesysteem controleert de concentratie van onzuivere ionen die door het werkstuk worden meegebracht om de kwaliteit van de coating te garanderen. Bij de werking van dit systeem moet worden opgemerkt dat als het systeem eenmaal in bedrijf is, het continu moet draaien en dat het ten strengste verboden is om met tussenpozen te draaien om te voorkomen dat het ultrafiltratiemembraan uitdroogt. De gedroogde hars en het pigment hechten zich aan het ultrafiltratiemembraan en kunnen niet grondig worden gereinigd, wat de waterdoorlaatbaarheid en levensduur van het ultrafiltratiemembraan ernstig zal beïnvloeden. De wateropbrengst van het ultrafiltratiemembraan vertoont een neerwaartse trend met de looptijd. Het moet één keer worden gereinigd gedurende 30-40 dagen ononderbroken werk om te zorgen voor het ultrafiltratiewater dat nodig is voor het uitlogen en wassen van de ultrafiltratie.
(7) De elektroforetische coatingmethode is geschikt voor het productieproces van een groot aantal assemblagelijnen. De vernieuwingscyclus van het elektroforesebad moet binnen 3 maanden plaatsvinden. Het wetenschappelijk beheer van het bad is uiterst belangrijk. Regelmatig worden verschillende parameters van het bad getest en op basis van de testresultaten wordt het bad aangepast en vervangen. Over het algemeen worden de parameters van de badoplossing met de volgende frequentie gemeten: de pH-waarde, het vastestofgehalte en de geleidbaarheid van de elektroforese-oplossing, ultrafiltratie-oplossing en ultrafiltratie-reinigingsoplossing, anion (anode) polaire oplossing, circulerende lotion en deionisatie-reinigingsoplossing eenmaal een dag; Basisverhouding, gehalte aan organische oplosmiddelen en laboratoriumtest in kleine tanks tweemaal per week.
(8) Voor het beheer van de kwaliteit van de verffilm moeten de uniformiteit en dikte van de verffilm regelmatig worden gecontroleerd en mag het uiterlijk geen gaatjes, verzakking, sinaasappelschil, rimpels, enz. vertonen. Controleer regelmatig de fysische en chemische eigenschappen indicatoren zoals de hechting en corrosieweerstand van de coatingfilm. De inspectiecyclus is in overeenstemming met de inspectienormen van de fabrikant en over het algemeen moet elke batch worden geïnspecteerd.
Oppervlaktebehandeling vóór elektroforese
De oppervlaktebehandeling van het werkstuk vóór het coaten is een belangrijk onderdeel van elektroforetisch coaten, waarbij voornamelijk ontvetten, roestverwijdering, oppervlakteconditionering, fosfateren en andere processen betrokken zijn. De kwaliteit van de behandeling beïnvloedt niet alleen het uiterlijk van de film, vermindert de corrosiewerende prestaties, maar vernietigt ook de stabiliteit van de verfoplossing. Daarom is het voor het oppervlak van het werkstuk vóór het verven vereist dat het vrij is van olievlekken, roestvlekken, geen voorbehandelingschemicaliën en fosfaterende sedimentatie, enz., en de fosfaterende film heeft dichte en uniforme kristallen. Wat de verschillende voorbehandelingsprocessen betreft, zullen we deze niet afzonderlijk bespreken, maar slechts enkele aandachtspunten naar voren brengen:
1) Als het ontvetten en roesten niet schoon zijn, heeft dit niet alleen invloed op de vorming van een fosfaterende film, maar ook op de hechtkracht, de decoratieve prestaties en de corrosieweerstand van de coating. De verffilm is gevoelig voor krimp en gaatjes.
2) Fosfateren: het doel is om de hechting en het corrosiewerende vermogen van de elektroforetische film te verbeteren. Zijn rol is als volgt:
(1) Als gevolg van fysische en chemische effecten wordt de hechting van de organische coatingfilm aan het substraat verbeterd.
(2) De fosfaterende film verandert het metalen oppervlak van een goede geleider in een slechte geleider, waardoor de vorming van microbatterijen op het metalen oppervlak wordt geremd, waardoor de corrosie van de coating effectief wordt voorkomen en de corrosieweerstand en waterbestendigheid van de coating wordt verhoogd. coating. Bovendien kan alleen op basis van een grondige bodembehandeling en ontvetting een goede fosfateringsfilm op een schone, uniforme en vetvrije ondergrond worden gevormd. Vanuit dit oogpunt is de fosfatatiefilm zelf de meest intuïtieve en betrouwbare zelfcontrole van het effect van het voorbehandelingsproces.
3) Wassen: De kwaliteit van het wassen in elke fase van de voorbehandeling zal een grote invloed hebben op de kwaliteit van de gehele voorbehandeling en verffilm. Zorg er bij de laatste reiniging met gedeïoniseerd water vóór het schilderen voor dat de druipende geleidbaarheid van het gecoate object niet groter is dan 30μs/cm. De reiniging is niet schoon, zoals het werkstuk:
(1) Achtergebleven zuur, fosfaterende chemische vloeistof, uitvlokking van hars in verfvloeistof en verslechtering van de stabiliteit;
(2) Achtergebleven vreemde stoffen (olievlekken, stof), krimpgaten, deeltjes en andere defecten in de verffilm;
(3) Achtergebleven elektrolyten en zouten leiden tot verergering van de elektrolysereactie en veroorzaken gaatjes en andere kwalen.
Posttijd: 17 april 2021