KTL покритие
Катодното електрофорезно боядисване е идеалният начин за грундиране на детайли и изделия със сложни конструкции
При KTL боядисването електрическо поле спомага за нанасянето на равномерно трайно покритие върху метални изделия със сложни конструкции. Там, където други методи за покритие капитулират пред сложната геометрия на детайлите, катафорезата отваря нови възможности. Технически тази технология изисква по-скъпи инсталации , отколкото при другите методи за боядисване, но инвестицията си заслужава при серийност и високи изисквания за корозоустойчивост. В дългосрочен план обаче, по-високата производителност води до намаляване на разходите.
Физически процеси при катодното електрофорезно бядисване
При протичане на постоянен ток, носителите на енергиен заряд се движат в затворена верига от отрицателния към положителния полюс на източника на напрежение. В електрическия проводник електроните са носители на заряд. Ако електричеството преминава през течност, която съдържа йони, йоните транспортират електрическия заряд. Техническият термин за такива течности е електролит. Йоните в електрическото поле се движат към полюса с противоположния заряд.
Материалната основа на полюсите са метали, които се наричат електроди. Положителният електрод се нарича анод, отрицателният електрод се нарича катод. При катафорезата изделията за боядисване поемат ролята на катода. Електролитът се състои главно от вода и суровината за боядисване, която е водоразтворима и образува йони с противоположни заряди във водата. Положителните йони се състоят от синтетична смола и цветни пигменти. Отрицателните йони са остатъчни киселинни йони. Чрез разликата в напрежението между електродите, водата се разлага. Върху катода се образува водород и отрицателно заредени хидроксидни йони. Водородът се отправя към повърхността на електролита. Хидроксидните йони реагират с йоните на боята, които се отлагат като филм върху катода.
Върху анода се образува кислород и положително заредени водородни йони. Газообразният кислород се отделя към атмосферата. Водородните йони се свързват с остатъчните киселинни йони и образуват киселина, която се отстранява от процеса.
Покривният филм действа електроизолационно с нарастване на дебелината. Това променя геометрията на електрическото поле. Боята се натрупва първо по външните повърхности на изделията. С намаляването на силата на полето отвън, поради изолацията, тя се увеличава в кухините и лаковите йони се насочват към вътрешните повърхности. Чрез изпичане в пещ, като завършващ процес, боята добива окончателната си здравина. Под въздействието на високата температура, нанесеният филм се разтапя, образува свързана мрежа и се втвърдява.
Технологично внедряване на KTL покритието
Подготовка на повърхностите
Преди нанасяне на покритието повърхностите трябва да бъдат основно почистени.
Детайлите, без ръжда, окалина или прах, се потапят във вани с алкални разтвори, които отстраняват мазни замърсявания. След обезмасляването се нанася фосфатен слой. Фосфатирането е необходимо, за да се осигури на KTL покритието основа за здрава адхезия. Фосфатният слой също увеличава защитата от корозия.
След всяко процесно третиране, детайлите неколкократно и обилно се изплакват. Непосредствено преди нанасяне на KTL покритието се прави изплакване в деминерализирана (дейонизирана) вода. Това предотвратява пренасянето на химикали от етапите на предварителна обработка във ваната за боядисване.
Катодното електрофорезно боядисване
Нанасянето на KTL покритието се извършва в големи вани, оборудвани с аноди. Изделията за боядисване висят на куки, и през тях свързани проводно с отрицателния полюс на токоизправител, се потапят във ваната. По-малки детайли се окачват на специализирани подвески. В автомобилната индустрията работят конвейерни KTL линии, на които се боядисват цели купета. Там за оптимизиране на процеса, от двете страни на ваната, са монтирани множество аноди, към които последователно се подава напрежение, докато купето минава покрай тях.
При напрежения до 300 V слоят боя се изгражда в рамките на няколко минути. Силата на тока се регулира, в зависимост от електрическото съпротивление на цялата система, като в началото на боядисването тя достига много високи стойности. По време на боядисването силата на тока постепенно намалява. Чрез промяна в силата на тока се постига различна дебелина на слоя, която може да варира от 10 до 60 микрона. По-тънките слоеве, се използват най-често като грунд за последващо боядисване. По-дебелите слоеве се изпозват като крайно покритие и не е нужно да се боядисват допълнително. Оцетната киселината, която се образува върху анода, се извежда от ваната чрез диализни клетки и се изхвърля. По този начин се поддържа константно ниво на pH във ваната за боядисване.
Електрически помпи осъществяват непрекъсната циркулация на боята през филтри, в който се улавят излишни продукти от реакцията. При боядисване, в следствие на електрическото съпротивление, във ваната се отделя топлина. При много студено време обаче, отделената топлина не е достатъчна и боята започва да изстива. За целта ваната е оборудвана с охладителна и отоплителна системи, които се грижат за поддържане на постоянна оптимална температура за нанасяне на покритието. Автоматизираното добавяне на изчерпващите се суровини и регулирането на температурата позволяват на системата да работи непрекъснато. След боядисване детайлите се изплакват с деминерализирана вода. Излишната боя се улавя от мембрана и се връща обратно във ваната за боядисване.
Изпичане на нанесената боя
При нанасяне на KTL покритието, частиците на боята коагулират върху повърхността на детайлите. При изследване на резултата от коагулацията под микроскоп, се вижда че покритието е съставено от многобройни малки топченца. В пещите тези топченца се разтапят и се разливат в равномерен слой. След това частиците изграждат свързана мрежа и формират твърд слой.
Изисквания към конструкцията на детайлите за боядисване
За катафорезно боядисване са подходящи изделия, които не задържат течности. Подходящи отвори в дълбоките зони позволяват течностите да се оттичат напълно при изваждане от ваните. При потапяне в кухините не трябва да се образуват въздушни възглавници. За целта, в горната част на детайлите трябва да бъдат предвидени вентилационни отвори, през които въздухът може да излезе. Тези изисквания трябва да се вземат предвид при проектирането на изделия, които са предназначени за електрофорезно боядисване чрез потапяне.
Предимства на KTL покритието
Голямо предимство на процеса е възможността за нанасяне на равномерно покритие на изделия със сложна геометрия, ръбове и кухини. Тъй като KTL покритието е съвместимо с много метали, изделия, чиито детайли са от различни метали, могат да получат еднородно равномерно покритие. Не се образуват кратери или капки (стичане на боята).
Отлична защита от корозия и устойчивост на химикали. Твърд слой, устойчив на драскане и удари от камъчета. Ето защо тази технология за покритие е често използвана в производството на автомобили, селскостопанска техника и строителни машини.
Катодното електрофорезно боядисване работи на основата на вода и почти няма загуби на материали, затова е много екологично чисто и икономически изгодно.
