ЕЛЕКТРООБЛАДЖЕННЯ
Електроосадження - один із найбільш прогресивних способів нанесення лакофарбових матеріалів, що полягає в осадженні (відкладення) лакофарбового матеріалу у вигляді концентрованого осаду на поверхні виробів під впливом постійного електричного струму. Осадження здійснюється в результаті придбання частинками лакофарбового матеріалу, що знаходяться в електропровідному рідкому середовищі, електричного заряду, протилежного по знаку заряду покривається виробу. Якщо лакофарбовий матеріал здатний у цьому середовищі переходити в іонний стан, його перенесення здійснюється з допомогою заряду іонів - катіонів чи аніонів.
Вперше явище електроосадження спостерігав професор МДУ Ф. Ф. Рейс у 1808 р., вивчаючи дію електричного струму на дисперсії твердих неорганічних речовин у воді. Це було використано надалі розробки технології електрофоретичного осадження різних матеріалів, що знайшла застосування у техніці, медицині, біології тощо. буд. Асортимент дисперсійних фарб був малий, спосіб мав обмежене застосування технології лакофарбових покриттів.
На початку 1960-х років була виявлена можливість нанесення способом електроосадження водорозчинних лакофарбових матеріалів (розчинів). Починаючи з цього часу, спосіб набув виняткової популярності і став розвиватися особливо швидкими темпами. Спочатку використовувалося анодне електроосадження, а з 1979-1980 років. Широке використання отримав катодний процес.
В даний час електроосадження має домінуюче значення в автомобілебудуванні (майже всі автомобілі, що випускаються в світі, фарбуються із застосуванням цього способу), сільськогосподарському машинобудуванні, приладобудуванні та інших галузях, що характеризуються масовим (потоковим)Виробництво виробів.
Спосіб електроосадження дозволяє механізувати і автоматизувати процес забарвлення, покривати вироби досить складної конфігурації, отримувати щільні покриття рівномірної товщини по всій поверхні. Спосіб продуктивний та економічно вигідний, особливо при великих обсягах фарбувальних робіт. Так, вартість фарбування електроосадження 1 м2 поверхні виробів в автомобільній промисловості приблизно на 25% менше, ніж електростатичним розпилюванням, і на 50% - пневматичним розпорошенням. Обмеження способу електроосадження полягають у специфіці лакофарбових матеріалів, що застосовуються, складності і великої вартості обладнання, можливості отримання тільки одношарових покриттів, причому на виробах з струмопровідних матеріалів.
Електрофоретичне нанесення дисперсій
Основи способу.Електроосадження з дисперсій пов'язане з перенесенням частинок в нерухомому рідкому середовищі до одного з електродів - аноду або катоду. Залежно від того, чим служить виріб, що фарбується - анодом або катодом, розрізняютьАнодне осадження (анофорез)АбоКатодне (катофорез).Необхідною умовою для електроосадження є наявність електропровідного середовища. Тому даним способом наносять водні та органодисперсії полімерів та олігомерів: у разі органодисперсій дисперсійним середовищем служать рідини з високою діелектричною проникністю (спирти, кетони, аміди, суміші гідрофільних розчинників з водою).
Електрофорез - типовий гальванічний процес, проте він відрізняється від електроосадження металів тим, що відбувається не в розчинах. Заряд, що виникає на частинках при електрофорезі, обумовлений наявністю на поверхні повного дифузного подвійного електричного шару в результаті адсорбції.з рідкого середовища іонів, ПАР, молекул розчинника, води або інших речовин або іонізації поверхневих молекул плівкоутворювальної речовини. Властивості та особливості адсорбційних шарів, що утворюються, визначають їх поляризуемость, напрям, швидкість переносу і коагуляції дисперсних частинок і, відповідно, вихід і якість утворюється електрофоретичного осаду. Так, якщо застосувати в полімерних водноспиртових дисперсіях аніоноактивні ПАР, наприклад натрієву сіль карбоксиметилцелюлози, то при отриманні покриттів осад утворюватиметься на аноді, у разі катіоноактивних ПАР, наприклад диметилдіоктадециламмонійхлориду [(СНз)2Н(С18). Роль зарядника можуть виконувати також водорозчинні олігомерні плівкоутворювачі аніоно- та катіоноактивного типу.
За відсутності ПАР у середовищах з великою постійною діелектричною (вода, спирти) частинки, як правило, набувають негативного заряду і осаджуються на аноді. Анодне осадження найбільш поширене практично. Однак цей процес пов'язаний із анодним розчиненням металу. Катодне осадження у цьому відношенні має перевагу перед анодним. Особливість катофорезу полягає і в тому, що він дозволяє проводити одночасно електроліз солей металів, розчинених у дисперсійному середовищі, і тим самим забезпечувати співосадження металів з полімерами, тобто одержувати металополімерні покриття. При катафоретичному осадженні полімерів відбувається виділення на катоді водню, який, перешкоджаючи окисленню полімерів, водночас негативно впливає на суцільність покриттів.
Спосібом електрофорезу можна наносити не тільки індивідуальні полімери та олігомери, але й лакофарбові композиції, які мають бути ретельно гомогенізовані, щоб не відбувалося.вибіркового осадження компонентів Важлива вимога до дисперсійних складів – їх стабільність, тобто висока кінетична та агрегативна стійкість у момент нанесення.
Технологія одержання покриттів. Спосібом електрофоретичного осадження отримують покриття з водних і органічних дисперсій різних плівкоутворювачів: фторопластів, поліетилену, поліпропілену, полівінілхлориду, полікапроаміду, поліак - рилонітрилу, каучуків, бітумів і т. д. Для їх нанесення застосовують установки періодичного або не. . Протиелектродом в установках є пластини зі сталі, міді або металевий корпус ванни.
Можливі два способи нанесення матеріалів: при постійній напрузі та при постійному струмі. У першому випадку виходять тонші покриття, ніж у другому.
Процес електроосадження характеризується: умовним виходом по струму (відношенням маси покриття до кількості електрики, що пішло на його утворення), виходом осаду (кількість осаду, що припадає на одиницю поверхні), товщиною та рівномірністю покриття за товщиною.
Вихід осаду зазвичай збільшується зі зростанням концентрації диспергованих частинок та тривалості осадження. Особливо великий вплив на вихід осаду мають електрокінетичний потенціал частинок дисперсії та прикладена напруга. Електрофоретична рухливість частинок (У пов'язана з їх електрокінетичним потенціаломС,наступною залежністю:
Де 8 - діелектрична проникність середовища; АЕ- градієнт потенціалу зовнішнього поля;Ц- в'язкість середовища.
Важливе значення мають природа поверхні металу, що покривається, і спосіб її підготовки. Наприклад, великокристалічні
Мал.7.33.Принципова схема установки дляелектрофоретичного нанесення лакофарбових матеріалів:
1- джерело постійного струму;2- гальванометр; 3 – виріб;4- протиелек - трод; 5 - ванна з лакофарбовим матеріалом