Промышленное гальванопокрытие — широко используемый метод обработки поверхности для защитыметаллические отливкии изделия для обработки с ЧПУ от коррозии с красивой отделкой. Многие клиенты задают вопросы об обработке поверхности металлических отливок ипрецизионные обработанные детали. В этой статье основное внимание будет уделено процессу электрофоретического покрытия. Надеюсь, что это будет полезно всем партнерам.
Электропокрытие — это метод нанесения 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 получения покрытий на водной основе. Электрофоретическое покрытие обладает характеристиками растворимости в воде, нетоксичности и простоты автоматического контроля. Поскольку он подходит для поверхностной обработки проводящих заготовок (металлические отливки, обработанные детали, поковки, детали из листового металла, сварочные детали и т. д.), процесс электрофоретического покрытия быстро нашел широкое применение в таких отраслях, как автомобилестроение, производство строительных материалов, оборудование. и бытовая техника.
Принципы
Смола, содержащаяся в катодном электрофоретическом покрытии, имеет основные группы, которые после нейтрализации кислотой образуют соль и растворяются в воде. После подачи постоянного тока отрицательные ионы кислотного радикала 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 представляет собой очень сложную электрохимическую реакцию, одновременно происходят как минимум четыре эффекта электрофореза, электроосаждения, электролиза и электроосмоса.
Электрофорез
После включения анода и катода в коллоидном растворе коллоидные частицы под действием электрического поля перемещаются в сторону катода (или анода), что называется электрофорезом. Вещество в коллоидном растворе находится не в состоянии молекул и ионов, а растворенного вещества, диспергированного в жидкости. Вещество крупное и не выпадает в дисперсное состояние.
Электроосаждение
Явление твердого осаждения из жидкости называется агломерацией (агломерацией, осаждением), которое обычно возникает при охлаждении или концентрировании раствора, а электрофоретическое покрытие основано на электричестве. При катодном электрофоретическом покрытии положительно заряженные частицы агрегируются на катоде, а отрицательно заряженные частицы (т.е. ионы) агрегируются на аноде. Когда положительно заряженные коллоидные частицы (смола и пигмент) достигают катода (подложки), после поверхности (высокощелочной интерфейсный слой) образуются электроны, которые реагируют с гидроксид-ионами, образуя водонерастворимые вещества, которые осаждаются на катоде ( окрашенная заготовка).
Электролиз
В растворе с ионной проводимостью анод и катод подключаются к постоянному току, анионы притягиваются к аноду, а катионы – к катоду и происходит химическая реакция. Анод обеспечивает растворение металла и электролитическое окисление с образованием кислорода, хлора и т. д. Анод представляет собой электрод, который может вызывать реакцию окисления. Металл осаждается на катоде, а H+ электролитически восстанавливается до водорода.
Электроосмос
После подачи напряжения на два конца (катод и анод) растворов различной концентрации, разделенных полупроницаемой мембраной, явление, при котором 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 непрерывным действием электрического поля вода, содержащаяся в размазывающей пленке при диализе, выходит из пленки и перемещается в ванну для обезвоживания пленки. Это электроосмос. Электроосмос превращает гидрофильную пленку покрытия в гидрофобную пленку покрытия, а обезвоживание делает пленку покрытия плотной. Влажную краску после купания с хорошей электрофоретической краской электроосмоса можно трогать, она не липкая. Жидкость для ванны, приставшую к влажной пленке краски, можно смыть водой.
Характеристики электропокрытия
Электрофоретическая лакокрасочная пленка обладает такими преимуществами, как полнота, однородность, плоскостность и гладкость покрытия. Твердость, адгезия, коррозионная стойкость, ударопрочность и проницаемость пленки электрофоретической краски значительно лучше, чем при других процессах нанесения покрытий.
(1) Используется водорастворимая краска, вода используется в качестве растворяющей среды, что экономит много органических растворителей, значительно снижает загрязнение воздуха и вред для окружающей среды, является безопасным и гигиеничным, а также позволяет избежать скрытой опасности возгорания;
(2) Эффективность окраски высока, потери краски невелики, а коэффициент использования краски может достигать 90–95%;
(3) Толщина пленки покрытия одинакова, адгезия сильная, качество покрытия хорошее. Каждая часть заготовки, такая как внутренний слой, углубления, сварные швы и т. д., может получить равномерную и гладкую пленку покрытия, что решает проблему других методов покрытия заготовок сложной формы. Проблема с покраской;
(4) Высокая эффективность производства, конструкция обеспечивает автоматическое и непрерывное производство, что значительно повышает эффективность труда;
(5) Оборудование сложное, инвестиционные затраты высоки, энергопотребление велико, температура, необходимая для сушки и отверждения, высока, управление краской и покраской сложное, условия строительства строгие, требуется очистка сточных вод. ;
(6) Можно использовать только водорастворимую краску, цвет не может быть изменен в процессе нанесения покрытия. Стабильность краски нелегко контролировать после длительного хранения.
(7) Оборудование для электрофоретического покрытия сложное, а содержание технологий высокое, что подходит для производства фиксированного цвета.
Ограничения электропокрытия
(1) Подходит только для грунтования проводящих поверхностей, таких как детали машин из черных и цветных металлов. Непроводящие предметы, такие как дерево, пластик, ткань и т. д., нельзя покрывать этим методом.
(2) Процесс электрофоретического покрытия не подходит для покрытых объектов, состоящих из нескольких металлов, если характеристики электрофореза различаются.
(3) Процесс электрофоретического покрытия нельзя использовать для покрытых объектов, которые не выдерживают высокую температуру.
(4) Электрофоретическое покрытие не подходит для нанесения покрытий с ограниченными требованиями к цвету. Электрофоретическое покрытие разного цвета необходимо наносить в разные канавки.
(5) Электрофоретическое покрытие не рекомендуется при мелкосерийном производстве (срок обновления ванны более 6 месяцев), поскольку скорость обновления ванны слишком медленная, смола в ванне стареет и изменяется содержание растворителя. сильно. Ванна нестабильна.
Этапы электропокрытия
(1) Для электрофоретического покрытия обычных металлических поверхностей последовательность операций следующая: предварительная очистка → обезжиривание → промывка водой → удаление ржавчины → промывка водой → нейтрализация → промывка водой → фосфатирование → промывка водой → пассивация → электрофоретическое покрытие → очистка верхней части резервуара → ультрафильтрационная промывка водой → сушка → автономный режим.
(2) Подложка и предварительная обработка объекта с покрытием оказывают большое влияние на пленку электрофоретического покрытия. Металлические отливки обычно очищают от ржавчины пескоструйной или дробеструйной обработкой, для удаления плавающей пыли на поверхности заготовки используют хлопчатобумажную пряжу, а для удаления остатков стальной дроби и другого мусора с поверхности используют наждачную бумагу. Стальную поверхность обрабатывают обезжириванием и удалением ржавчины. Когда требования к поверхности слишком высоки, требуется обработка поверхности фосфатированием и пассивацией. Заготовки из черных металлов перед анодным электрофорезом необходимо фосфатировать, иначе коррозионная стойкость лакокрасочной пленки будет плохой. При фосфатировании обычно выбирают фосфатирующую пленку из соли цинка толщиной примерно от 1 до 2 мкм, причем фосфатная пленка должна иметь мелкие и однородные кристаллы.
(3) В системе фильтрации обычно применяется первичная фильтрация, а фильтр представляет собой сетчатую мешочную конструкцию. Электрофоретическая краска подается в фильтр через вертикальный насос для фильтрации. Учитывая комплексный цикл замены и качество лакокрасочной пленки, лучшим является фильтр-мешок с размером пор 50 мкм. Он не только отвечает требованиям к качеству лакокрасочной пленки, но и решает проблему засорения фильтровальных мешков.
(4) Размер системы циркуляции электрофоретического покрытия напрямую влияет на стабильность ванны и качество лакокрасочной пленки. Увеличение объема циркуляции уменьшает количество осадков и пузырьков жидкости в ванне; однако старение жидкости ванны ускоряется, потребление энергии увеличивается, а стабильность жидкости ванны ухудшается. Идеально контролировать время цикла подачи жидкости в бак до 6-8 раз в час, что не только гарантирует качество лакокрасочной пленки, но также обеспечивает стабильную работу бака с жидкостью.
(5) По мере увеличения времени производства сопротивление анодной диафрагмы будет увеличиваться, а эффективное рабочее напряжение уменьшаться. Поэтому на производстве рабочее напряжение источника питания следует повышать постепенно в соответствии с потерями напряжения, чтобы компенсировать падение напряжения на анодной диафрагме.
(6) Система ультрафильтрации контролирует концентрацию ионов примесей, переносимых заготовкой, для обеспечения качества покрытия. При эксплуатации данной системы следует учитывать, что после ввода системы в эксплуатацию она должна работать непрерывно и категорически запрещается работать с перерывами во избежание высыхания ультрафильтрационной мембраны. Высохшая смола и пигмент прилипают к ультрафильтрационной мембране и не могут быть тщательно очищены, что серьезно влияет на водопроницаемость и срок службы ультрафильтрационной мембраны. Производительность ультрафильтрационной мембраны имеет тенденцию к снижению с течением времени. Его следует очищать один раз в течение 30-40 дней непрерывной работы, чтобы обеспечить ультрафильтрационную воду, необходимую для ультрафильтрационного выщелачивания и промывки.
(7) Метод электрофоретического покрытия подходит для производственного процесса на большом количестве сборочных линий. Повторный цикл электрофорезной ванны должен составлять не более 3 месяцев. Научное управление баней чрезвычайно важно. Различные параметры ванны регулярно проверяются, по результатам испытаний ванна регулируется и заменяется. Как правило, параметры раствора ванны измеряются со следующей частотой: значение pH, содержание твердых веществ и проводимость раствора для электрофореза, раствора для ультрафильтрации и очищающего раствора для ультрафильтрации, полярного анионного (анодного) раствора, циркулирующего лосьона и деионизационного очищающего раствора один раз. день; Базовое соотношение, содержание органических растворителей и лабораторные испытания в небольших резервуарах два раза в неделю.
(8) Для контроля качества лакокрасочной пленки следует часто проверять однородность и толщину лакокрасочной пленки, а внешний вид не должен иметь дырочек, провисаний, апельсиновой корки, морщин и т. д. Регулярно проверяйте физические и химические свойства. такие показатели, как адгезия и коррозионная стойкость пленки покрытия. Цикл проверки соответствует стандартам проверки производителя, и, как правило, необходимо проверять каждую партию.
Обработка поверхности перед электрофорезом
Обработка поверхности заготовки перед нанесением покрытия является важной частью электрофоретического покрытия, в основном включающей обезжиривание, удаление ржавчины, кондиционирование поверхности, фосфатирование и другие процессы. Качество ее обработки не только ухудшает внешний вид пленки, снижает антикоррозионные характеристики, но и разрушает устойчивость лакокрасочного раствора. Поэтому поверхность заготовки перед покраской должна быть очищена от масляных пятен, следов ржавчины, химикатов предварительной обработки, отложений 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 выделим несколько моментов, на которые следует обратить внимание:
1) Если обезжиривание и ржавчина не очищены, это не только повлияет на образование фосфатирующей пленки, но также повлияет на силу сцепления, декоративные характеристики и коррозионную стойкость покрытия. Красочная пленка склонна к усадке и образованию микропор.
2) Фосфатирование: Целью является улучшение адгезии и антикоррозийной способности электрофоретической пленки. Его роль заключается в следующем:
(1) Благодаря физическим и химическим воздействиям усиливается адгезия пленки органического покрытия к подложке.
(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. покрытие. Кроме того, только на основе тщательного дна и обезжиривания можно сформировать удовлетворительную фосфатирующую пленку на чистой, однородной и обезжиренной поверхности. С этой точки зрения фосфатирующая пленка сама по себе является наиболее интуитивно понятным и надежным средством самоконтроля воздействия процесса предварительной обработки.
3) Мойка: Качество мойки на каждом этапе предварительной обработки будет иметь большое влияние на качество всей предварительной обработки и лакокрасочной пленки. При последней очистке деионизированной водой перед покраской убедитесь, что проводимость капель с объекта с покрытием не превышает 30 мкс/см. Очистка не чистая, например заготовка:
(1) Остаточная кислота, фосфатирующая химическая жидкость, флокуляция смолы в красочной жидкости и ухудшение стабильности;
(2) Остаточные посторонние вещества (масляные пятна, пыль), усадочные отверстия, частицы и другие дефекты лакокрасочного покрытия;
(3) Остаточные электролиты и соли приводят к ухудшению реакции электролиза и образованию пор и других заболеваний.
Время публикации: 17 апреля 2021 г.