نظام طلاء التمهيدي والطلاء الكهربائي (CED)‏

ما هو الطلاء الكهربائي (E-coat)؟

الطلاء الكهربائي، والمعروف أيضًا باسم CED (الترسيب الكهروكاثودي)، هو عملية يتم فيها ترسيب جزيئات الدهان المشحونة كهربائيًّا من معلق مائي على قطعة موصلة تحت تأثير حقل كهربائي. وعلى عكس الرش التقليدي للدهان، يوفِّر الطلاء الكهربائي تغطية متجانسة حتى على الأشكال الهندسية المعقدة.
أثناء هذه العملية، يُطبَّق الدهان بسماكة فيلم يُنظَّمُ بشكل رئيسي بواسطة الجهد الكهربائي المُطبَّق. ومن الخصائص الفريدة للطلاء الكهربائي أن عملية الترسيب تكون تلقائية التنظيم وبما أن الفيلم المترسب يعزل الجزء كهربائيًا، فإن معدل الترسيب يتباطأ تدريجيًّا. في البداية، تترسب جزيئات الطلاء في المناطق الأقرب إلى القطب المقابل. وعندما تصبح هذه المناطق معزولة كهربائيًّا، فإن المجال الكهربائي يُجبر الجزيئات على الترسيب في المناطق الأكثر انخفاضًا والتي لا تزال مكشوفة من المعدن، مما يضمن تغطية كاملة. وتُعرف هذه القدرة على طلاء التجويفات الداخلية والأسطح المخفية بـ قدرة الإرسال التأثير الأنبوبي، وهو مؤشر أداءٍ حاسمٌ لأي نظام طلاء كهربائي.

يُستخدم نوعان رئيسيان من طلاء الكاثود الكهربائي على نطاق واسع، وكل منهما مناسب لمتطلبات تطبيق مختلفة.

ملخص

• اختر الإيبوكسي الكاثودي عندما تكون أقصى درجات حماية التآكل مطلوبة، ولكن خطط لتطبيق طبقة تشطيب علوية في التطبيقات الخارجية.
• اختر أكريليك كاثودي عندما تكون متطلبات مقاومة الأشعة فوق البنفسجية، أو ثبات اللون، أو التشطيبات الفاتحة اللون ضرورية، وبخاصة على الركائز الحديدية (الصلب).

تتكوّن خط الطلاء الكهربائي الكامل من أربع مراحل رئيسية:

• المعالجة المسبقة – التنظيف والطلاء التحويلي لإعداد سطح المعدن.
• خزان الطلاء الكهربائي والمعدات المساعدة – الغمر والترسيب الكهروكيميائي في حوض الطلاء.
• الشطف اللاحق – ويتم عادةً باستخدام الترشيح الفائق (UF) لاسترجاع جزيئات الطلاء غير المترسبة.
• فرن العلاج الحراري – التحميص لربط الطبقة المترسبة كيميائيًّا وتجفيفها نهائيًّا.

وفي التسلسل النموذجي، تُنظَّف القطع أولًا وتُعامل مبدئيًّا بطبقة تحويل فوسفاتية. ثم تُغمر في حوض الطلاء الكهربائي، حيث يُطبَّق تيار تيار مستمر بين القطع (الكاثود) والأقطاب المقابلة (الأنيود). وتنتقل جزيئات الطلاء المشحونة نحو سطح القطعة وتترسب عليه. وبعد إخراج القطع من الحوض، تُشطف لاسترداد جزيئات الطلاء الزائدة، ثم تُحمَّص للحصول على الخصائص النهائية للطلاء.

ويجب أن تخضع معظم أسطح المعادن، قبل عملية الطلاء الكهربائي، لعملية معالجة أولية دقيقة، وعادةً ما تتضمّن طبقة تحويلية. وهذا يضمن التصاقًا مناسبًا ومقاومةً للتآكل.

تتضمن سلسلة المعالجة المسبقة القياسية للطلاء الكهربائي السبع مراحل التالية:

• التنظيف (واحدة أو أكثر من المراحل) – إزالة الزيوت والأتربة وجزيئات المعدن الدقيقة.
• شطف – إزالة بقايا المنظف.
• التغذية (تنشيط السطح) – تجهيز سطح المعدن لتكوين بلورات دقيقة أثناء عملية الفوسفاتة.
• الطلاء التحويلي – تطبيق طبقة فوسفات (فوسفات حديد أو فوسفات زنك).
• شطف – إزالة محلول الفوسفات الزائد.
• المعالجة اللاحقة (شطف التثبيت) – تعزيز مقاومة التآكل والتلاصق مع الطلاء.
• شطف بماء مُزيل للأيونات (DI) – إزالة أي أيونات موصلة لتجنب تلوث حمام الطلاء الكهربائي.

تنقسم عمليات الفوسفاتة إلى فئتين رئيسيتين: فوسفات الحديد وفوسفات الزنك.

فوسفات الحديد كان يُختار تقليديًّا عندما تفوق اعتبارات التكلفة الكلية الحاجة إلى أداءٍ استثنائي. وبما أن طبقات الفسفرة الحديديّة أرقّ وتحتوي فقط على أيون المعدن الموجود في المادة الأساسية التي تُعالَج (أي الحديد من قطعة الصلب)، فإنها توفّر حمايةً أقل ضد التآكل مقارنةً بطبقات الفسفرة الزنكية. ومع ذلك، وبسبب تشديد اللوائح البيئيّة المتعلّقة بالمعادن الثقيلة بشكل متزايد، فإن نظام الفسفرة الحديديّة، عند دمجه مع معالجة لاحقة دقيقة، لا يزال قادرًا على تلبية العديد من مواصفات مقاومة التآكل، ما يجعله بديلًا عمليًّا وأكثر صداقةً للبيئة.

فوسفات الزنك أصبح المعالجة المسبقة المفضلة في صناعة تشطيب المعادن، لا سيما عند استخدامه جنبًا إلى جنب مع أنظمة الطلاء الكهربائي. والسبب بسيطٌ: ففي الظروف القاسية (مثل ارتفاع الرطوبة أو التعرُّض للملح أو التآكل الدوري)، يوفِّر الفوسفات الزنكى مقاومةً أفضل بكثيرٍ للتآكل والالتصاق بالطلاء مقارنةً بالفوسفات الحديدي. ولهذا السبب، لا يزال يُعتبر المعيار القياسي في التطبيقات automobiles والصناعية الثقيلة.