Wissen Sie, was Elektrophorese ist? Detaillierte Erläuterung des Prozesses der Verbindungselektrophorese

Das Prinzip der Elektrophorese ähnelt dem der Galvanisierung

In dem Elektrolyten, der aus leitfähigem wasserlöslichem oder wasseremulgiertem Lack besteht, sind das Werkstück und die andere Elektrode im Elektrolyten jeweils mit beiden Enden der Gleichstromversorgung verbunden, um einen Elektrolytkreis zu bilden. Die im Elektrolyten dissoziierten Kationen werden durch die elektrische Feldkraft beeinflusst. Unter der Wirkung bewegen sie sich zur Kathode und die Anionen bewegen sich zur Anode. Diese geladenen Harzionen werden zusammen mit den adsorbierten Pigmentpartikeln durch Elektrophorese auf die Oberfläche des Werkstücks übertragen und verlieren ihre Ladung, um eine nasse Beschichtung zu bilden. Elektrophorese-Klassifizierung Die aktuelle elektrophoretische Beschichtung wird in zwei Typen unterteilt: Anodenelektrophorese und kathodische Elektrophorese.

Das bei der anodischen Elektrophorese verwendete wasserlösliche Harz ist eine anionische Verbindung. In Wasser löst sich das wasserlösliche Harz (Carbonsäureaminsalz) in ionischer Form auf. Wenn ein elektrisches Gleichstromfeld angelegt wird, führt die zwischen den beiden Polen erzeugte Potentialdifferenz dazu, dass sich die Ionen in Richtung der beiden Pole bewegen.

Anionen bewegen sich zur Anode und lagern sich auf der Oberfläche der Anode ab, wobei sie Elektronen freisetzen; Kationen wandern zur Kathode und werden an der Kathode zu Amin (oder Ammoniak) reduziert, um Elektronen zu erhalten. Das bei der kathodischen Elektrophorese verwendete wasserlösliche Harz ist eine kationische Verbindung. Nach Neutralisation mit organischer Säure löst es sich in Wasser in ionischer Form auf. Nachdem sie ein elektrisches Gleichstromfeld durchlaufen haben, bewegen sich die Ionen in eine Richtung, und die Kationen bewegen sich zur Kathode, geben Elektronen an der Oberfläche der Kathode ab und werden zu Säure oxidiert. Der bisherige elektrophoretische Entwicklungsprozess und die bei der elektrophoretischen Beschichtung verwendeten Beschichtungen haben 6 Generationen durchlaufen, darunter die erste und zweite Generation der elektrophoretischen Beschichtungen anodische elektrophoretische Beschichtungen.

Einführung verschiedener Beschichtungsgenerationen (Ratgeber: Die Vor- und Nachteile der Befestigung des Stadionzauns mit Dehnschrauben)

Bei der ersten Generation handelt es sich um eine anodische elektrophoretische Beschichtung mit niedriger Spannung und geringer Streuleistung. Es wird hauptsächlich für die Innenlackierung von Automobilkarosserien verwendet, wobei Hilfskathoden installiert werden müssen. Seine Salzsprühbeständigkeit ist innerhalb von 100 Stunden schlecht, was durch Maleinsäureanhydridöl, Phenol, Epoxidester usw. ausgedrückt wird.

Bei der zweiten Generation handelt es sich um eine anodische elektrophoretische Beschichtung mit hoher Spannung und hoher Streufähigkeit. Beim Lackieren der Karosserie kann die Hilfskathode nicht mehr vorgesehen werden. Die Salzsprühbeständigkeit wird erheblich verbessert und kann mehr als 240 Stunden betragen (elektrophoretische Beschichtung auf der Phosphatierungsplatte), dargestellt durch Polybutadienharz.

Die dritte Generation ist eine kathodische elektrophoretische Beschichtung mit niedriger Spannung, geringer Streufähigkeit und niedrigem pH-Wert. Der pH-Wert des Elektrophoresebades beträgt 3 bis 5, die Säure ist stark und der Tankkörper korrodiert schnell, aber die Korrosionsbeständigkeit der Karosseriebeschichtung nach der Elektrophorese wird verbessert und kann 360 bis 500 Stunden erreichen.

Die 4. Generation ist eine kathodische elektrophoretische Beschichtung mit hoher Spannung, hohem pH-Wert und hoher Streufähigkeit. Der pH-Wert des Elektrophoresebades liegt bei etwa 6,0 und der Salzsprühbeständigkeitstest auf der Phosphatierungsplatte kann mehr als 720 Stunden erreichen. In verschiedenen Ländern ist sie immer noch die Hauptmethode der kathodischen Elektrophorese.

Die 5. Generation ist eine kathodische elektrophoretische Dickschichtbeschichtung. Hauptsächlich zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der scharfen Kanten des lackierten Werkstücks und zur Vereinfachung des Beschichtungsprozesses. Die Filmdicke beträgt 30–35 μm und die Salzsprühbeständigkeit kann etwa 1000 Stunden erreichen.

Die 6. Generation ist eine bleifreie, umweltfreundliche kathodische Elektrotauchlackierung mit hohem pH-Wert, hoher Streufähigkeit. Das Besondere an dieser Lackgeneration im Hinblick auf den Umweltschutz ist, dass sie die Aushärtungstemperatur senkt und Energie und Ressourcen spart. Der spezifische Leistungsvergleich ist in Tabelle 3-20 dargestellt.

Eigenschaften der Elektrophorese

Die Vorteile der elektrophoretischen Beschichtung sind:

Das Arbeitsklima ist gut. Das Lösungsmittel im Elektrolyten der elektrophoretischen Beschichtung ist Wasser, das keine brennbaren und explosiven Probleme aufweist und die Luft nicht verschmutzt.

Hohe Produktionseffizienz. Im Vergleich zu anderen Beschichtungsverfahren weist die elektrophoretische Beschichtung die höchste Produktionseffizienz auf. Das Werkstück kann in den Elektrolyten eingetaucht werden und die Elektrophorese kann innerhalb weniger Minuten abgeschlossen werden. Es eignet sich für die Massenproduktion und ist einfach zu realisierende Produktionsautomatisierung.

Rohstoffe sparen. Die Materialausnutzungsrate der elektrophoretischen Beschichtung liegt im Allgemeinen über 85 %, was 40 % weniger ist als bei Sprühlack.

Die Beschichtungsqualität ist gut. Die elektrophoretische Beschichtung hat eine gleichmäßige Oberfläche, eine gute Haftung am Werkstück, einen dichten Lackfilm, keine Fließspuren, Blasenbildung und andere Mängel.

Doch die Elektrophorese hat auch einige Nachteile:

Die Ausrüstung ist komplex und die Investition groß. Neben dem Elektrophoresetank, Zusatzgeräten, Ultrafiltrationsgeräten und Reinwassergeräten, speziellen Gleichstromnetzteilen, Trocknungsgeräten, Abwasseraufbereitungsgeräten usw. sind ebenfalls erforderlich.

Es gibt nur wenige Farbvarianten. Derzeit sind elektrophoretische Beschichtungen auf wasserlösliche Lacke und wasseremulgierte Lacke beschränkt; Die Farben beschränken sich auf dunkle Grundierungen oder einschichtige Dual-Use-Lacke. Der Grund dafür ist, dass die im Elektrophoreseprozess (z. B. bei der anodischen Elektrophoreseabscheidung) ionisierten Eisenionen und Harzanionen neutralisiert werden und sich auf dem Werkstück ablagern und eine gelblich-braune Farbe annehmen.

Die elektrophoretische Beschichtung muss eine Stunde lang bei 150 °C eingebrannt werden, was viel Energie verbraucht.

Elektrophorese-Prozess

Die elektrophoretische Beschichtung ist ein sehr komplexer elektrochemischer Prozess, der hauptsächlich vier gleichzeitige Prozesse umfasst: Elektrophorese, Elektrolyse, Elektroabscheidung und Elektroosmose.

Elektrophorese. Unter der Wirkung eines externen elektrischen Feldes bewegen sich die geladenen Partikel (Kolloidharzpartikel) in der Lösung zur entgegengesetzt geladenen Elektrodenplatte, und die ungeladenen Pigmente werden durch Elektrophorese an den geladenen Kolloidharzpartikeln adsorbiert.

Elektroabscheidung. Unter der Wirkung eines externen elektrischen Feldes erreichen die geladenen Harzpartikel durch Elektrophorese die Anode (oder Kathode), geben Elektronen ab (oder erhalten sie) und lagern sich auf der Oberfläche der Anode (oder Kathode) ab, wodurch eine wasserunlösliche Beschichtung entsteht.

Elektroosmose. Elektroosmose ist der umgekehrte Prozess der Elektrophorese. Seine Hauptfunktion besteht darin, die galvanisch abgeschiedene Beschichtung zu entwässern. Wenn sich die kolloidalen Harzpartikel auf der Anodenoberfläche ablagern, passieren das Wasser und andere Medien, die ursprünglich auf der Anodenplatte adsorbiert waren, die Beschichtung und gelangen unter der Wirkung der Infiltrationskraft in die Lösung.

Elektrolyse. Unter der Wirkung eines externen elektrischen Feldes fließt ein Strom durch die Elektrolytlösung, der das Wasser elektrolysiert und an der Kathode Wasserstoffgas und an der Anode Sauerstoffgas freisetzt. Daher sollte beim elektrophoretischen Beschichtungsprozess die Spannung entsprechend reduziert werden, um den Einfluss des durch das elektrolysierte Wasser erzeugten Wasserstoffs und Sauerstoffs auf die Qualität der Beschichtung auszuschließen.

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