Il rivestimento elettrolitico industriale è un trattamento superficiale ampiamente utilizzato per proteggere ilfusioni di metallie prodotti di lavorazione CNC dalla corrosione con bella finitura. Molti clienti fanno domande sul trattamento superficiale dei pezzi fusi in metallo epezzi meccanici di precisione. Questo articolo si concentrerà sul processo di rivestimento elettroforetico. Spero che possa essere utile a tutti i partner.
L'elettrorivestimento è un metodo di rivestimento in cui particelle come pigmenti e resine sospese nella soluzione elettroforetica sono orientate a migrare e depositarsi sulla superficie di uno degli elettrodi utilizzando un campo elettrico esterno. Il principio del rivestimento elettroforetico è stato inventato alla fine degli anni '30, ma questa tecnologia è stata sviluppata e ha ottenuto applicazione industriale dopo il 1963. Il rivestimento elettroforetico è il processo di costruzione più pratico per i rivestimenti a base acqua. Il rivestimento elettroforetico ha le caratteristiche di solubilità in acqua, atossicità e facile controllo automatico. Poiché è adatto per il trattamento superficiale di pezzi conduttivi (fusioni metalliche, parti lavorate, pezzi forgiati, parti in lamiera e parti saldate, ecc.), il processo di rivestimento elettroforetico è stato rapidamente ampiamente utilizzato in settori come quello automobilistico, dei materiali da costruzione, dell'hardware ed elettrodomestici.
Principi
La resina contenuta nel rivestimento elettroforetico catodico ha gruppi basici che formano un sale dopo la neutralizzazione dell'acido e si dissolvono in acqua. Dopo l'applicazione della corrente continua, gli ioni negativi dei radicali acidi si spostano verso l'anodo e gli ioni di resina e le particelle di pigmento da essi avvolte si spostano verso il catodo con cariche positive e si depositano sul catodo. Questo è il principio base del rivestimento elettroforetico (comunemente noto come placcatura). Il rivestimento dell'elettroforesi è una reazione elettrochimica molto complessa, si verificano simultaneamente almeno quattro effetti di elettroforesi, elettrodeposizione, elettrolisi ed elettroosmosi.
Elettroforesi
Dopo che l'anodo e il catodo nella soluzione colloidale sono stati accesi, le particelle colloidali si spostano verso il lato del catodo (o dell'anodo) sotto l'azione del campo elettrico, processo chiamato elettroforesi. La sostanza nella soluzione colloidale non è allo stato di molecole e ioni, ma di soluto disperso nel liquido. La sostanza è grande e non precipiterà in uno stato disperso.
Elettrodeposizione
Il fenomeno della precipitazione solida dal liquido è chiamato agglomerazione (agglomerazione, deposizione), che generalmente si produce durante il raffreddamento o la concentrazione della soluzione, e il rivestimento elettroforetico si basa sull'elettricità. Nel rivestimento elettroforetico catodico, le particelle caricate positivamente si aggregano sul catodo e le particelle caricate negativamente (cioè gli ioni) si aggregano sull'anodo. Quando le particelle colloidali caricate positivamente (resina e pigmento) raggiungono il catodo (substrato). Dopo l'area superficiale (strato di interfaccia altamente alcalino), si ottengono elettroni che reagiscono con gli ioni idrossido per diventare sostanze insolubili in acqua, che si depositano sul catodo ( pezzo verniciato).
Elettrolisi
In una soluzione con conduttività ionica, l'anodo e il catodo sono collegati alla corrente continua, gli anioni sono attratti dall'anodo e i cationi sono attratti dal catodo e si verifica una reazione chimica. L'anodo produce la dissoluzione del metallo e l'ossidazione elettrolitica per produrre ossigeno, cloro, ecc. L'anodo è un elettrodo che può produrre una reazione di ossidazione. Il metallo viene precipitato al catodo e gli H+ vengono ridotti elettroliticamente ad idrogeno.
Elettroosmosi
Dopo che le due estremità (catodo e anodo) di soluzioni con diverse concentrazioni separate da una membrana semipermeabile vengono energizzate, il fenomeno per cui la soluzione a bassa concentrazione si sposta verso il lato ad alta concentrazione è chiamato elettroosmosi. Il film di rivestimento appena depositato sulla superficie dell'oggetto rivestito è un film semipermeabile. Sotto l'azione continua del campo elettrico, l'acqua contenuta nella pellicola di spalmatura esce dalla pellicola e si sposta nel bagno per disidratare la pellicola. Questa è l'elettroosmosi. L'elettroosmosi trasforma la pellicola di rivestimento idrofila in una pellicola di rivestimento idrofoba e la disidratazione rende la pellicola di rivestimento densa. La vernice bagnata dopo il bagno con una buona vernice elettroforetica per elettroosmosi può essere toccata e non appiccicosa. È possibile eliminare con acqua il liquido del bagno che aderisce alla pellicola di vernice bagnata.
Caratteristiche dell'elettrodeposizione
Il film di vernice elettroforetica presenta i vantaggi di pienezza, uniformità, planarità e rivestimento liscio. La durezza, l'adesione, la resistenza alla corrosione, le prestazioni agli urti e la permeabilità del film di vernice elettroforetica sono significativamente migliori rispetto ad altri processi di rivestimento.
(1) Viene utilizzata la vernice idrosolubile, l'acqua viene utilizzata come mezzo di dissoluzione, il che consente di risparmiare molti solventi organici, riduce notevolmente l'inquinamento atmosferico e i rischi ambientali, è sicuro e igienico ed evita il pericolo nascosto di incendio;
(2) L'efficienza della verniciatura è elevata, la perdita di vernice è ridotta e il tasso di utilizzo della vernice può raggiungere dal 90% al 95%;
(3) Lo spessore del film di rivestimento è uniforme, l'adesione è forte e la qualità del rivestimento è buona. Ogni parte del pezzo, come lo strato interno, le depressioni, le saldature, ecc., può ottenere una pellicola di rivestimento uniforme e liscia, che risolve il problema di altri metodi di rivestimento per pezzi di forma complessa. Il problema della pittura;
(4) L'efficienza produttiva è elevata e la costruzione può realizzare una produzione automatica e continua, il che migliora notevolmente l'efficienza del lavoro;
(5) L'attrezzatura è complessa, il costo di investimento è elevato, il consumo energetico è elevato, la temperatura richiesta per l'essiccazione e l'indurimento è elevata, la gestione della vernice e della verniciatura è complicata, le condizioni di costruzione sono rigorose ed è necessario il trattamento delle acque reflue ;
(6) È possibile utilizzare solo vernice idrosolubile e il colore non può essere modificato durante il processo di rivestimento. La stabilità della vernice non è facile da controllare dopo un lungo periodo di conservazione.
(7) L'attrezzatura per il rivestimento elettroforetico è complicata e il contenuto tecnologico è elevato, adatto per la produzione di colori fissi.
Limitazioni dell'elettrocoating
(1) È adatto solo per il rivestimento di primer di substrati conduttivi come parti di macchinari di metalli ferrosi e metalli non ferrosi. Oggetti non conduttori come legno, plastica, stoffa, ecc. non possono essere rivestiti con questo metodo.
(2) Il processo di rivestimento elettroforetico non è adatto per oggetti rivestiti composti da più metalli, se le caratteristiche dell'elettroforesi sono diverse.
(3) Il processo di rivestimento elettroforetico non può essere utilizzato per gli oggetti rivestiti che non possono resistere alle alte temperature.
(4) Il rivestimento elettroforetico non è adatto per rivestimenti con requisiti di colore limitati. Il rivestimento elettroforetico di diversi colori deve essere verniciato in diverse scanalature.
(5) Il rivestimento elettroforetico non è consigliato per la produzione di piccoli lotti (il periodo di rinnovo del bagno è superiore a 6 mesi), poiché la velocità di rinnovo del bagno è troppo lenta, la resina nel bagno sta invecchiando e il contenuto di solvente cambia notevolmente. Il bagno è instabile.
Fasi dell'elettrodeposizione
(1) Per il rivestimento elettroforetico di superfici metalliche generiche, il flusso del processo è: pre-pulizia → sgrassaggio → lavaggio con acqua → rimozione della ruggine → lavaggio con acqua → neutralizzazione → lavaggio con acqua → fosfatazione → lavaggio con acqua → passivazione → rivestimento elettroforetico → pulizia della parte superiore del serbatoio → lavaggio dell'acqua di ultrafiltrazione → asciugatura → offline.
(2) Il substrato e il pretrattamento dell'oggetto rivestito hanno una grande influenza sulla pellicola di rivestimento elettroforetico. Le fusioni di metallo vengono generalmente rimosse dalla ruggine mediante sabbiatura o granigliatura, il filo di cotone viene utilizzato per rimuovere la polvere galleggiante sulla superficie del pezzo in lavorazione e la carta vetrata viene utilizzata per rimuovere i colpi di acciaio residui e altri detriti sulla superficie. La superficie dell'acciaio è trattata con sgrassaggio e rimozione della ruggine. Quando i requisiti superficiali sono troppo elevati, sono necessari trattamenti superficiali di fosfatazione e passivazione. I pezzi in metallo ferroso devono essere fosfatati prima dell'elettroforesi anodica, altrimenti la resistenza alla corrosione del film di vernice sarà scarsa. Nel trattamento di fosfatazione, viene generalmente selezionata una pellicola di fosfatazione al sale di zinco, con uno spessore compreso tra circa 1 e 2 μm, e la pellicola di fosfato deve avere cristalli fini e uniformi.
(3) Nel sistema di filtrazione, viene generalmente adottata la filtrazione primaria e il filtro è una struttura a sacco a rete. La vernice elettroforetica viene trasportata al filtro tramite una pompa verticale per la filtrazione. Considerando l’ampio ciclo di sostituzione e la qualità del film di vernice, il sacchetto filtro con una dimensione dei pori di 50μm è il migliore. Non solo può soddisfare i requisiti di qualità del film di vernice, ma anche risolvere il problema dell'intasamento del sacchetto filtro.
(4) Le dimensioni del sistema di circolazione del rivestimento elettroforetico influiscono direttamente sulla stabilità del bagno e sulla qualità del film di vernice. Aumentando il volume di circolazione si riducono le precipitazioni e le bolle del liquido del bagno; tuttavia, l'invecchiamento del liquido del bagno accelera, il consumo di energia aumenta e la stabilità del liquido del bagno peggiora. È ideale per controllare i tempi di ciclo del liquido del serbatoio a 6-8 volte/h, il che non solo garantisce la qualità del film di vernice, ma assicura anche il funzionamento stabile del liquido del serbatoio.
(5) All'aumentare del tempo di produzione, l'impedenza del diaframma dell'anodo aumenterà e la tensione di lavoro effettiva diminuirà. Pertanto, in produzione, la tensione operativa dell'alimentatore dovrebbe essere gradualmente aumentata in base alla perdita di tensione per compensare la caduta di tensione del diaframma anodico.
(6) Il sistema di ultrafiltrazione controlla la concentrazione di ioni impurità portati dal pezzo in lavorazione per garantire la qualità del rivestimento. Nel funzionamento di questo sistema, va notato che una volta che il sistema è in funzione, deve funzionare ininterrottamente ed è severamente vietato funzionare in modo intermittente per evitare che la membrana di ultrafiltrazione si secchi. La resina essiccata e il pigmento aderiscono alla membrana di ultrafiltrazione e non possono essere puliti a fondo, il che influenzerà seriamente la permeabilità all'acqua e la durata della membrana di ultrafiltrazione. La velocità di uscita dell'acqua dalla membrana di ultrafiltrazione mostra una tendenza al ribasso con il tempo di funzionamento. Dovrebbe essere pulito una volta per 30-40 giorni di lavoro continuo per garantire l'acqua di ultrafiltrazione necessaria per la lisciviazione e il lavaggio dell'ultrafiltrazione.
(7) Il metodo di rivestimento elettroforetico è adatto al processo di produzione di un gran numero di catene di montaggio. Il ciclo di rinnovo del bagno elettroforetico dovrebbe avvenire entro 3 mesi. La gestione scientifica del bagno è estremamente importante. Vari parametri del bagno vengono regolarmente testati e il bagno viene regolato e sostituito in base ai risultati dei test. Generalmente, i parametri della soluzione del bagno vengono misurati una volta alla seguente frequenza: il valore del pH, il contenuto solido e la conduttività della soluzione di elettroforesi, della soluzione di ultrafiltrazione e della soluzione detergente per ultrafiltrazione, della soluzione polare anionica (anodo), della lozione circolante e della soluzione detergente di deionizzazione. un giorno; Rapporto base, contenuto di solventi organici e test di laboratorio in un piccolo serbatoio due volte a settimana.
(8) Per la gestione della qualità del film di vernice, l'uniformità e lo spessore del film di vernice devono essere controllati frequentemente e l'aspetto non deve presentare fori di spillo, cedimenti, buccia d'arancia, rughe, ecc. Controllare regolarmente le condizioni fisiche e chimiche indicatori quali l’adesione e la resistenza alla corrosione del film di rivestimento. Il ciclo di ispezione è conforme agli standard di ispezione del produttore e generalmente ogni lotto deve essere ispezionato.
Trattamento superficiale prima dell'elettroforesi
Il trattamento superficiale del pezzo prima del rivestimento è una parte importante del rivestimento elettroforetico e comprende principalmente sgrassaggio, rimozione della ruggine, condizionamento superficiale, fosfatazione e altri processi. La qualità del suo trattamento non solo influisce sull'aspetto del film, riduce le prestazioni anticorrosive, ma distrugge anche la stabilità della soluzione di verniciatura. Pertanto, la superficie del pezzo prima della verniciatura deve essere priva di macchie di olio, segni di ruggine, prodotti chimici di pretrattamento e sedimentazione di fosfatazione, ecc., e la pellicola di fosfatazione deve avere cristalli densi e uniformi. Per quanto riguarda i vari processi di pretrattamento, non li discuteremo singolarmente, ma ci limiteremo ad avanzare alcuni punti di attenzione:
1) Se lo sgrassaggio e la ruggine non sono puliti, ciò non solo influenzerà la formazione del film di fosfatazione, ma influenzerà anche la forza di adesione, le prestazioni decorative e la resistenza alla corrosione del rivestimento. Il film di vernice è soggetto a ritiro e fori di spillo.
2) Fosfatazione: Lo scopo è migliorare l'adesione e la capacità anticorrosiva del film elettroforetico. Il suo ruolo è il seguente:
(1) A causa di effetti fisici e chimici, l'adesione della pellicola di rivestimento organico al substrato viene migliorata.
(2) La pellicola di fosfatazione trasforma la superficie metallica da buon conduttore a cattivo conduttore, inibendo così la formazione di microbatterie sulla superficie metallica, prevenendo efficacemente la corrosione del rivestimento e aumentando la resistenza alla corrosione e all'acqua del rivestimento. Inoltre, solo dopo un accurato fondo e sgrassaggio è possibile formare una pellicola di fosfatazione soddisfacente su una superficie pulita, uniforme e priva di grasso. Da questo punto di vista, il film di fosfatazione stesso rappresenta l'autocontrollo più intuitivo e affidabile sull'effetto del processo di pretrattamento.
3) Lavaggio: La qualità del lavaggio in ogni fase del pretrattamento avrà una grande influenza sulla qualità dell'intero pretrattamento e del film di vernice. Durante l'ultima pulizia con acqua deionizzata prima della verniciatura, assicurarsi che la conduttività del gocciolamento dell'oggetto rivestito non sia superiore a 30μs/cm. La pulizia non è pulita, come il pezzo in lavorazione:
(1) Acido residuo, liquido chimico fosfatante, flocculazione della resina nel liquido di verniciatura e deterioramento della stabilità;
(2) Corpi estranei residui (macchie d'olio, polvere), fori di ritiro, particelle e altri difetti nel film di vernice;
(3) Gli elettroliti e i sali residui portano all'aggravamento della reazione di elettrolisi e producono fori di spillo e altre malattie.
Orario di pubblicazione: 17 aprile 2021