Hệ thống sơn phủ điện di tiền xử lý (CED) và sơn lót

Điện hóa phủ (E-coat) là gì?

Điện hóa phủ, còn được gọi là CED (Cathodic Electrodeposition – điện phân catốt), là một quy trình trong đó các hạt sơn mang điện tích được lắng đọng từ dung dịch nước lên bề mặt chi tiết dẫn điện dưới tác dụng của trường điện. Khác với phương pháp sơn phun thông thường, phủ điện hóa đảm bảo độ bao phủ đồng đều ngay cả trên các hình dạng phức tạp.
Trong quá trình này, lớp sơn được áp dụng với độ dày màng chủ yếu được điều chỉnh bởi điện áp áp dụng. Một đặc điểm độc đáo của điện hóa phủ là quá trình lắng đọng tự giới hạn Do lớp màng lắng đọng cách điện bộ phận, tốc độ lắng đọng do đó giảm dần một cách tự nhiên. Ban đầu, các chất rắn sơn lắng đọng ở những khu vực gần điện cực đối diện nhất. Khi các khu vực này trở nên cách điện, trường điện buộc các chất rắn di chuyển vào các bề mặt kim loại còn trần, nằm sâu hơn và khó tiếp cận hơn, đảm bảo bao phủ toàn bộ bề mặt. Khả năng phủ lên các khoang bên trong và các bề mặt khuất này được gọi là khả năng bao phủ khả năng phủ bao trùm (throwing power), một chỉ số hiệu suất quan trọng của mọi hệ thống sơn điện phân.

Hai loại sơn điện phân catot chính được sử dụng rộng rãi, mỗi loại phù hợp với các yêu cầu ứng dụng khác nhau.

TỔNG QUAN

• Chọn epoxy catốt khi yêu cầu mức độ bảo vệ chống ăn mòn tối đa, nhưng cần lên kế hoạch sử dụng lớp phủ bề mặt cho các ứng dụng ngoài trời.
• Chọn acrylic catodic khi cần độ bền với tia UV, khả năng giữ màu hoặc lớp hoàn thiện có màu sáng, đặc biệt trên các nền kim loại ferrous (thép).

Một dây chuyền sơn điện di đầy đủ bao gồm bốn giai đoạn chính:

• Xử lý trước – Làm sạch và phủ lớp chuyển đổi để chuẩn bị bề mặt kim loại.
• Bể sơn điện di và thiết bị phụ trợ – Nhúng và điện phân lắng đọng trong bể sơn.
• Rửa lại sau khi điện phân – Thường sử dụng hệ thống lọc siêu vi (UF) để thu hồi các chất rắn sơn chưa lắng đọng
• Lò Sấy – Nung nóng để tạo liên kết chéo và làm khô lớp sơn đã lắng đọng.

Trong trình tự điển hình, các chi tiết trước tiên được làm sạch và xử lý sơ bộ bằng lớp phủ chuyển đổi photphat. Sau đó, chúng được nhúng vào bể sơn điện di, nơi một dòng điện một chiều (DC) được áp dụng giữa các chi tiết (cực âm) và các điện cực đối diện (cực dương). Các hạt sơn mang điện tích di chuyển đến bề mặt chi tiết và lắng đọng lên đó. Sau khi lấy ra khỏi bể, các chi tiết được rửa lại nhằm thu hồi lượng chất rắn sơn dư thừa, rồi được nung nóng để đạt được các tính chất cuối cùng của lớp phủ.

Trước khi sơn điện ly, hầu hết các bề mặt kim loại phải trải qua quy trình tiền xử lý kỹ lưỡng, thường bao gồm lớp phủ chuyển hóa. Điều này đảm bảo độ bám dính phù hợp và khả năng chống ăn mòn.

Một trình tự tiền xử lý tiêu chuẩn cho sơn điện ly bao gồm bảy giai đoạn sau:

• Vệ sinh (một hoặc nhiều giai đoạn) – Loại bỏ dầu mỡ, bụi bẩn và vụn kim loại.
• Rửa – Loại bỏ chất tẩy rửa còn sót lại.
• Dưỡng (kích hoạt bề mặt) – Chuẩn bị bề mặt kim loại để hình thành tinh thể mịn trong quá trình phosphat hóa.
• Lớp chuyển đổi – Tạo lớp phosphate (phosphate sắt hoặc kẽm).
• Rửa – Loại bỏ dung dịch phosphate dư.
• Xử lý sau (rửa kín) – Nâng cao khả năng chống ăn mòn và độ bám dính của lớp sơn.
• Rửa bằng nước khử ion (DI) – Loại bỏ mọi ion dẫn điện nhằm tránh nhiễm bẩn bể sơn điện ly.

Các quy trình phosphat hóa được chia thành hai nhóm chính: phosphat sắt và phosphat kẽm.

Phosphat sắt Truyền thống được lựa chọn khi các yếu tố chi phí tổng thể quan trọng hơn nhu cầu hiệu suất cực cao. Do lớp phủ phosphat sắt mỏng hơn và chỉ chứa ion kim loại của vật liệu nền đang được xử lý (tức là sắt từ chi tiết thép), chúng cung cấp khả năng chống ăn mòn thấp hơn so với phosphat kẽm. Tuy nhiên, khi các quy định môi trường về kim loại nặng ngày càng siết chặt, một hệ thống phosphat sắt kết hợp với xử lý hậu tiếp kỹ lưỡng vẫn có thể đáp ứng nhiều tiêu chuẩn chống ăn mòn, mang lại một giải pháp thay thế khả thi và thân thiện với môi trường hơn.

Phosphat kẽm đã trở thành quy trình xử lý sơ bộ được ưa chuộng trong ngành hoàn thiện kim loại, đặc biệt khi kết hợp với các hệ thống sơn điện ly. Lý do rất đơn giản: trong các điều kiện khắc nghiệt (ví dụ như độ ẩm cao, tiếp xúc với muối hoặc ăn mòn theo chu kỳ), lớp phosphat kẽm cung cấp khả năng chống ăn mòn và độ bám dính sơn vượt trội hơn nhiều so với phosphat sắt. Vì lý do này, nó vẫn là tiêu chuẩn áp dụng trong các ứng dụng ô tô và công nghiệp nặng.