El electrorrecubrimiento industrial es un tratamiento superficial ampliamente utilizado para proteger elfundiciones de metalesy productos de mecanizado CNC contra la corrosión con un acabado agradable. Muchos clientes hacen preguntas sobre el tratamiento superficial de piezas fundidas de metal ypiezas mecanizadas de precisión. Este artículo se centrará en el proceso de recubrimiento electroforético. Espero que sea útil para todos los socios.
El electrorrecubrimiento es un método de recubrimiento en el que partículas como pigmentos y resinas suspendidas en la solución electroforética se orientan para migrar y depositarse en la superficie de uno de los electrodos mediante el uso de un campo eléctrico externo. El principio del recubrimiento electroforético se inventó a finales de la década de 1930, pero esta tecnología se desarrolló y obtuvo aplicación industrial después de 1963. El recubrimiento electroforético es el proceso de construcción más práctico para los recubrimientos a base de agua. El recubrimiento electroforético tiene las características de solubilidad en agua, no toxicidad y fácil control automático. Debido a que es adecuado para el tratamiento superficial de piezas conductoras (piezas fundidas de metal, piezas mecanizadas, forjadas, piezas de chapa y piezas de soldadura, etc.), el proceso de recubrimiento electroforético se ha utilizado rápidamente en industrias como la del automóvil, la de materiales de construcción y la de ferretería. y electrodomésticos.
Principios
La resina contenida en el recubrimiento electroforético catódico tiene grupos básicos que forman una sal después de la neutralización ácida y se disuelven en agua. Después de aplicar la corriente continua, los iones negativos de los radicales ácidos se mueven hacia el ánodo, y los iones de resina y las partículas de pigmento envueltas por ellos se mueven hacia el cátodo con cargas positivas y se depositan en el cátodo. Este es el principio básico del recubrimiento electroforético (comúnmente conocido como enchapado). El recubrimiento por electroforesis es una reacción electroquímica muy compleja; al menos cuatro efectos de electroforesis, electrodeposición, electrólisis y electroósmosis ocurren simultáneamente.
Electroforesis
Después de encender el ánodo y el cátodo en la solución coloidal, las partículas coloidales se mueven hacia el lado del cátodo (o ánodo) bajo la acción del campo eléctrico, lo que se llama electroforesis. La sustancia en una solución coloidal no se encuentra en el estado de moléculas e iones, sino de un soluto disperso en un líquido. La sustancia es grande y no precipitará en un estado disperso.
Electrodeposición
Se llama aglomeración (aglomeración, deposición) al fenómeno de precipitación de sólidos a partir de líquido, que generalmente se produce al enfriar o concentrar la solución, y el recubrimiento electroforético depende de la electricidad. En el recubrimiento electroforético catódico, las partículas cargadas positivamente se agregan en el cátodo y las partículas cargadas negativamente (es decir, iones) se agregan en el ánodo. Cuando las partículas coloidales cargadas positivamente (resina y pigmento) llegan al cátodo (sustrato) después del área superficial (capa de interfaz altamente alcalina), se obtienen electrones que reaccionan con iones de hidróxido para convertirse en sustancias insolubles en agua, que se depositan en el cátodo ( pieza pintada).
Electrólisis
En una solución con conductividad iónica, el ánodo y el cátodo se conectan a corriente continua, los aniones son atraídos al ánodo y los cationes al cátodo, y se produce una reacción química. El ánodo produce disolución del metal y oxidación electrolítica para producir oxígeno, cloro, etc. El ánodo es un electrodo que puede producir una reacción de oxidación. El metal precipita en el cátodo y el H+ se reduce electrolíticamente a hidrógeno.
Electroósmosis
Después de que se energizan los dos extremos (cátodo y ánodo) de soluciones con diferentes concentraciones separados por una membrana semipermeable, el fenómeno de que la solución de baja concentración se mueve hacia el lado de alta concentración se llama electroósmosis. La película de revestimiento recién depositada sobre la superficie del objeto revestido es una película semipermeable. Bajo la acción continua del campo eléctrico, el agua contenida en la película de diálisis sale de la película y se mueve al baño para deshidratar la película. Esto es electroósmosis. La electroósmosis convierte la película de recubrimiento hidrófila en una película de recubrimiento hidrófoba y la deshidratación hace que la película de recubrimiento se vuelva densa. La pintura húmeda después de nadar con una buena pintura electroforética por electroósmosis se puede tocar y no se pega. Puede enjuagar con agua el líquido del baño adherido a la película de pintura húmeda.
Características del electrorrecubrimiento
La película de pintura electroforética tiene las ventajas de plenitud, uniformidad, planitud y recubrimiento suave. La dureza, adherencia, resistencia a la corrosión, rendimiento ante impactos y permeabilidad de la película de pintura electroforética son significativamente mejores que otros procesos de recubrimiento.
(1) Se utiliza pintura soluble en agua, se utiliza agua como medio de disolución, lo que ahorra una gran cantidad de solventes orgánicos, reduce en gran medida la contaminación del aire y los peligros ambientales, es seguro e higiénico y evita el peligro oculto de incendio;
(2) La eficiencia de la pintura es alta, la pérdida de pintura es pequeña y la tasa de utilización de la pintura puede alcanzar del 90% al 95%;
(3) El espesor de la película de recubrimiento es uniforme, la adhesión es fuerte y la calidad del recubrimiento es buena. Cada parte de la pieza de trabajo, como la capa interna, depresiones, soldaduras, etc., puede obtener una película de recubrimiento uniforme y lisa, lo que resuelve el problema de otros métodos de recubrimiento para piezas de trabajo de formas complejas. El problema de la pintura;
(4) La eficiencia de la producción es alta y la construcción puede realizar una producción automática y continua, lo que mejora enormemente la eficiencia laboral;
(5) El equipo es complejo, el costo de inversión es alto, el consumo de energía es grande, la temperatura requerida para el secado y curado es alta, el manejo de pintura y pintura es complicado, las condiciones de construcción son estrictas y se requiere tratamiento de aguas residuales ;
(6) Solo se puede utilizar pintura soluble en agua y el color no se puede cambiar durante el proceso de recubrimiento. La estabilidad de la pintura no es fácil de controlar después de un almacenamiento prolongado.
(7) El equipo de recubrimiento electroforético es complicado y el contenido de tecnología es alto, lo que es adecuado para la producción de colores fijos.
Limitaciones del electrorrecubrimiento
(1) Solo es adecuado para el recubrimiento de imprimación de sustratos conductores, como piezas de maquinaria de metales ferrosos y metales no ferrosos. Los objetos no conductores como madera, plástico, tela, etc. no se pueden recubrir con este método.
(2) El proceso de recubrimiento electroforético no es adecuado para objetos recubiertos compuestos de múltiples metales, si las características de electroforesis son diferentes.
(3) El proceso de recubrimiento electroforético no se puede utilizar para objetos recubiertos que no pueden soportar altas temperaturas.
(4) El recubrimiento electroforético no es adecuado para recubrimientos con requisitos de color limitados. El revestimiento electroforético de diferentes colores debe pintarse en diferentes ranuras.
(5) No se recomienda el recubrimiento electroforético para la producción de lotes pequeños (el período de renovación del baño es más de 6 meses), porque la velocidad de renovación del baño es demasiado lenta, la resina en el baño está envejeciendo y el contenido de solvente cambia. muy. El baño es inestable.
Pasos del electrorrecubrimiento
(1) Para el recubrimiento electroforético de superficies metálicas en general, el flujo del proceso es: limpieza previa → desengrasado → lavado con agua → eliminación de óxido → lavado con agua → neutralización → lavado con agua → fosfatado → lavado con agua → pasivación → recubrimiento electroforético → limpieza de la parte superior del tanque → Lavado con agua de ultrafiltración → secado → fuera de línea.
(2) El sustrato y el pretratamiento del objeto recubierto tienen una gran influencia en la película de recubrimiento electroforético. Las piezas fundidas de metal generalmente se eliminan del óxido mediante chorro de arena o granallado, se usa hilo de algodón para eliminar el polvo flotante en la superficie de la pieza de trabajo y papel de lija para eliminar perdigones de acero residuales y otros desechos en la superficie. La superficie de acero se trata con desengrasado y eliminación de óxido. Cuando los requisitos de la superficie son demasiado elevados, se requieren tratamientos superficiales de fosfatación y pasivación. Las piezas de metal ferroso deben fosfatarse antes de la electroforesis anódica; de lo contrario, la resistencia a la corrosión de la película de pintura será deficiente. En el tratamiento de fosfatación, generalmente se selecciona una película de fosfatación con sal de zinc, con un espesor de aproximadamente 1 a 2 µm, y se requiere que la película de fosfato tenga cristales finos y uniformes.
(3) En el sistema de filtración, generalmente se adopta la filtración primaria y el filtro es una estructura de bolsa de malla. La pintura electroforética se transporta al filtro a través de una bomba vertical para su filtración. Teniendo en cuenta el amplio ciclo de sustitución y la calidad de la película de pintura, la mejor opción es la bolsa filtrante con un tamaño de poro de 50 μm. No solo puede cumplir con los requisitos de calidad de la película de pintura, sino que también resuelve el problema de la obstrucción de la bolsa de filtro.
(4) El tamaño del sistema de circulación del recubrimiento electroforético afecta directamente la estabilidad del baño y la calidad de la película de pintura. Aumentar el volumen de circulación reduce la precipitación y las burbujas del líquido del baño; sin embargo, el envejecimiento del líquido del baño se acelera, el consumo de energía aumenta y la estabilidad del líquido del baño empeora. Es ideal controlar los tiempos del ciclo del líquido del tanque a 6-8 veces/h, lo que no solo garantiza la calidad de la película de pintura, sino que también asegura el funcionamiento estable del líquido del tanque.
(5) A medida que aumenta el tiempo de producción, la impedancia del diafragma del ánodo aumentará y el voltaje de trabajo efectivo disminuirá. Por lo tanto, en producción, el voltaje de funcionamiento de la fuente de alimentación debe aumentarse gradualmente de acuerdo con la pérdida de voltaje para compensar la caída de voltaje del diafragma del ánodo.
(6) El sistema de ultrafiltración controla la concentración de iones de impureza aportados por la pieza de trabajo para garantizar la calidad del recubrimiento. En el funcionamiento de este sistema se debe tener en cuenta que una vez que el sistema esté en funcionamiento, debe funcionar de forma continua y está estrictamente prohibido funcionar de forma intermitente para evitar que la membrana de ultrafiltración se seque. La resina seca y el pigmento se adhieren a la membrana de ultrafiltración y no se pueden limpiar a fondo, lo que afectará gravemente la permeabilidad al agua y la vida útil de la membrana de ultrafiltración. La tasa de salida de agua de la membrana de ultrafiltración muestra una tendencia a la baja con el tiempo de funcionamiento. Debe limpiarse una vez durante 30 a 40 días de trabajo continuo para garantizar el agua de ultrafiltración necesaria para la lixiviación y el lavado por ultrafiltración.
(7) El método de recubrimiento electroforético es adecuado para el proceso de producción de una gran cantidad de líneas de montaje. El ciclo de renovación del baño de electroforesis debe ser dentro de los 3 meses. La gestión científica del baño es sumamente importante. Se prueban periódicamente varios parámetros del baño y el baño se ajusta y reemplaza de acuerdo con los resultados de la prueba. Generalmente, los parámetros de la solución del baño se miden con la siguiente frecuencia: el valor de pH, el contenido de sólidos y la conductividad de la solución de electroforesis, la solución de ultrafiltración y la solución de limpieza de ultrafiltración, la solución polar de aniones (ánodo), la loción circulante y la solución de limpieza de desionización una vez. un día; Relación base, contenido de solvente orgánico y prueba de laboratorio en tanque pequeño dos veces por semana.
(8) Para controlar la calidad de la película de pintura, se debe verificar con frecuencia la uniformidad y el espesor de la película de pintura, y la apariencia no debe tener poros, flacidez, piel de naranja, arrugas, etc. Verifique periódicamente las características físicas y químicas. indicadores como la adherencia y la resistencia a la corrosión de la película de recubrimiento. El ciclo de inspección se ajusta a los estándares de inspección del fabricante y, en general, es necesario inspeccionar cada lote.
Tratamiento de superficies antes de la electroforesis
El tratamiento superficial de la pieza de trabajo antes del recubrimiento es una parte importante del recubrimiento electroforético, que implica principalmente desengrasado, eliminación de óxido, acondicionamiento de superficies, fosfatado y otros procesos. La calidad de su tratamiento no solo afecta la apariencia de la película, reduce el rendimiento anticorrosión, sino que también destruye la estabilidad de la solución de pintura. Por lo tanto, para la superficie de la pieza de trabajo antes de pintar, se requiere que esté libre de manchas de aceite, marcas de óxido, sin productos químicos de pretratamiento ni sedimentación de fosfatación, etc., y que la película de fosfatación tenga cristales densos y uniformes. En cuanto a los distintos procesos de pretratamiento, no los discutiremos individualmente, sino que sólo señalaremos algunos puntos de atención:
1) Si el desengrasado y el óxido no están limpios, no solo afectará la formación de una película de fosfatación, sino que también afectará la fuerza de unión, el rendimiento decorativo y la resistencia a la corrosión del revestimiento. La película de pintura es propensa a encogerse y a perforarse.
2) Fosfatado: El objetivo es mejorar la adherencia y la capacidad anticorrosión de la película electroforética. Su función es la siguiente:
(1) Debido a efectos físicos y químicos, se mejora la adhesión de la película de recubrimiento orgánico al sustrato.
(2) La película de fosfatación convierte la superficie del metal de un buen conductor a un mal conductor, inhibiendo así la formación de microbaterías en la superficie del metal, previniendo eficazmente la corrosión del recubrimiento y aumentando la resistencia a la corrosión y la resistencia al agua del revestimiento. Además, sólo tras un cuidadoso fondo y desengrase se puede formar una película de fosfatación satisfactoria sobre una superficie limpia, uniforme y libre de grasa. Desde este punto de vista, la propia película de fosfatado es el autocontrol más intuitivo y fiable del efecto del proceso de pretratamiento.
3) Lavado: La calidad del lavado en cada etapa del pretratamiento tendrá una gran influencia en la calidad de todo el pretratamiento y la película de pintura. En la última limpieza con agua desionizada antes de pintar, asegúrese de que la conductividad de goteo del objeto recubierto no sea superior a 30 μs/cm. La limpieza no está limpia, como la pieza de trabajo:
(1) Ácido residual, líquido químico fosfatante, floculación de resina en pintura líquida y deterioro de la estabilidad;
(2) Materias extrañas residuales (manchas de aceite, polvo), agujeros de contracción, partículas y otros defectos en la película de pintura;
(3) Los electrolitos y sales residuales agravan la reacción de electrólisis y producen poros y otras enfermedades.
Hora de publicación: 17-abr-2021