ระบบการเคลือบอีโค้ตขั้นตอนก่อนการชุบ

การเคลือบด้วยไฟฟ้า (E-coat) คืออะไร?

การเคลือบด้วยไฟฟ้า หรือที่เรียกอีกอย่างว่า CED (Cathodic Electrodeposition) คือกระบวนการที่อนุภาคสีที่มีประจุไฟฟ้าจะถูกตกตะกอนออกจากสารแขวนลอยในน้ำไปยังชิ้นส่วนที่นำไฟฟ้าภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า ต่างจากกระบวนการพ่นสีแบบทั่วไป ซึ่งการเคลือบด้วยไฟฟ้าให้การเคลือบที่สม่ำเสมอแม้บนรูปทรงที่ซับซ้อน
ในระหว่างกระบวนการ สารเคลือบจะถูกนำไปใช้ที่ความหนาของฟิล์มซึ่งควบคุมเป็นหลักโดยแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ จำกัดตัวเอง : เมื่อฟิล์มที่ถูกสะสมขึ้นทำหน้าที่เป็นฉนวนไฟฟ้าต่อชิ้นงาน อัตราการสะสมจึงลดลงตามธรรมชาติ ในระยะเริ่มต้น อนุภาคของสารเคลือบจะสะสมบริเวณที่อยู่ใกล้กับขั้วไฟฟ้าตรงข้ามมากที่สุด เมื่อบริเวณเหล่านี้กลายเป็นฉนวนไฟฟ้า สนามไฟฟ้าจะผลักดันให้อนุภาคของสารเคลือบเข้าไปยังพื้นผิวโลหะที่ยังไม่ถูกเคลือบและอยู่ลึกเข้าไปภายใน ทำให้เกิดการเคลือบที่สมบูรณ์ทั่วทั้งพื้นผิว ความสามารถในการเคลือบช่องว่างภายในและพื้นผิวที่มองไม่เห็นนี้เรียกว่า ความสามารถในการกระจายตัวของกระแสไฟฟ้า การเคลือบแบบรอบทิศทาง (throwing power)

มีการใช้งานสารเคลือบแบบคาโทดิกสองชนิดหลักอย่างแพร่หลาย โดยแต่ละชนิดเหมาะกับความต้องการในการใช้งานที่แตกต่างกัน

สรุป

• เลือก cathodic Epoxy เมื่อต้องการการป้องกันการกัดกร่อนสูงสุด แต่ควรวางแผนสำหรับการเคลือบชั้นบนในงานภายนอก
• เลือก อะคริลิกแบบคาโทดิก เมื่อต้องการความทนทานต่อรังสี UV การคงสี หรือผิวเคลือบที่มีสีอ่อน โดยเฉพาะบนพื้นผิวเหล็ก (เหล็กกล้า)

สายการผลิตอีโค้ทแบบครบวงจรประกอบด้วยขั้นตอนหลัก 4 ขั้นตอน ได้แก่

• การเตรียมล่วงหน้า – ขั้นตอนการทำความสะอาดและเคลือบผิวด้วยสารแปลงผิวเพื่อเตรียมพื้นผิวโลหะ
• ถังอีโค้ทและอุปกรณ์เสริม – ขั้นตอนการจุ่มและเกิดการตกตะกอนด้วยไฟฟ้าในถังสี
• ล้างหลังการเคลือบ – โดยทั่วไปใช้ระบบฟิลเตรชันแบบอัลตราฟิลเตรชัน (UF) เพื่อกู้คืนของแข็งในสีที่ยังไม่ตกตะกอน
• Curing Oven – ขั้นตอนการอบเพื่อให้ฟิล์มสีที่ตกตะกอนเกิดการเชื่อมโยงข้ามและแข็งตัว

ในลำดับขั้นตอนทั่วไป ชิ้นส่วนจะถูกทำความสะอาดและทำปฏิกิริยาล่วงหน้าด้วยการเคลือบผิวด้วยฟอสเฟต จากนั้นจึงนำไปจุ่มลงในอ่างอีโค้ท (e-coat bath) โดยมีกระแสไฟฟ้าแบบตรง (DC) ไหลผ่านระหว่างชิ้นส่วน (คาโทด) กับขั้วไฟฟ้าตรงข้าม (แอนโอด) อนุภาคสีที่มีประจุจะเคลื่อนที่ไปยังผิวของชิ้นส่วนและตกตะกอน หลังจากนำชิ้นส่วนออกจากอ่างแล้ว จะล้างด้วยน้ำเพื่อกู้คืนของแข็งจากสีที่เกินออก แล้วจึงอบด้วยความร้อนเพื่อให้ได้คุณสมบัติสุดท้ายของชั้นเคลือบ

ก่อนกระบวนการอีเล็กโทรโค้ท (electrocoating) พื้นผิวโลหะส่วนใหญ่จำเป็นต้องผ่านกระบวนการเตรียมพื้นผิวล่วงหน้าอย่างละเอียด โดยทั่วไปจะรวมถึงการเคลือบผิวด้วยสารแปลงสภาพ (conversion coating) เพื่อให้มั่นใจว่าจะยึดเกาะได้ดีและทนต่อการกัดกร่อน

ลำดับขั้นตอนการเตรียมพื้นผิวล่วงหน้ามาตรฐานสำหรับอีโค้ท (e-coat) ประกอบด้วยเจ็ดขั้นตอนดังนี้

• การทำความสะอาด (หนึ่งขั้นตอนหรือมากกว่า) – กำจัดคราบน้ำมัน สิ่งสกปรก และเศษผงโลหะ
• การล้าง – กำจัดสารทำความสะอาดที่เหลือตกค้าง
• การบำรุงรักษา (การกระตุ้นพื้นผิว) – เตรียมพื้นผิวโลหะให้พร้อมสำหรับการเกิดผลึกขนาดเล็กในระหว่างกระบวนการฟอสเฟต
• ชั้นเคลือบแบบคอนเวอร์ชัน – สร้างชั้นฟอสเฟต (ฟอสเฟตเหล็กหรือฟอสเฟตสังกะสี)
• การล้าง – กำจัดสารละลายฟอสเฟตที่เกินออก
• การบำบัดหลังกระบวนการ (ล้างด้วยสารปิดผนึก) – เพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนและการยึดเกาะของสี
• การล้างด้วยน้ำที่ผ่านกระบวนการกำจัดไอออน (DI water) - ขจัดไอออนที่นำไฟฟ้าออกทั้งหมด เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการปนเปื้อนในบ่อเคลือบอิเล็กโทรฟอเรซิส (e-coat bath)

กระบวนการฟอสเฟตแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก ได้แก่ ฟอสเฟตเหล็ก และฟอสเฟตสังกะสี

ฟอสเฟตเหล็ก มักถูกเลือกใช้มาโดยทั่วไปเมื่อพิจารณาจากต้นทุนโดยรวมเป็นหลัก มากกว่าความต้องการด้านสมรรถนะสูงสุด เนื่องจากการเคลือบด้วยเหล็กฟอสเฟตมีความหนาน้อยกว่า และประกอบด้วยเพียงไอออนโลหะของวัสดุพื้นฐานที่ผ่านการแปรรูป (เช่น ธาตุเหล็กจากชิ้นส่วนเหล็กกล้า) จึงให้ความสามารถในการป้องกันการกัดกร่อนต่ำกว่าการเคลือบด้วยสังกะสีฟอสเฟต อย่างไรก็ตาม เมื่อกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมเกี่ยวกับโลหะหนักเข้มงวดขึ้นเรื่อยๆ ระบบการเคลือบด้วยเหล็กฟอสเฟตที่ผสานกับการบำบัดหลังกระบวนการอย่างละเอียด ก็ยังสามารถตอบสนองข้อกำหนดด้านการกัดกร่อนได้หลายประการ จึงถือเป็นทางเลือกที่ใช้งานได้จริงและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากยิ่งขึ้น

สังกะสีฟอสเฟต กลายเป็นการเตรียมพื้นผิวล่วงหน้าที่ได้รับความนิยมสูงสุดในอุตสาหกรรมการตกแต่งผิวโลหะ โดยเฉพาะเมื่อนำมาใช้ร่วมกับระบบการเคลือบด้วยไฟฟ้า (electrocoat) เหตุผลนั้นค่อนข้างชัดเจน กล่าวคือ ภายใต้สภาวะที่รุนแรง (เช่น ความชื้นสูง การสัมผัสกับเกลือ หรือการทดสอบการกัดกร่อนแบบวงจร) สังกะสีฟอสเฟตให้ความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนและการยึดเกาะของสีที่เหนือกว่าเหล็กฟอสเฟตอย่างมีนัยสำคัญ ด้วยเหตุนี้ จึงยังคงเป็นมาตรฐานสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมยานยนต์และอุตสาหกรรมหนัก