مقاله ها
نویسنده : حمیدرضا دشتی
بازدید : 3604

 

حمیدرضا دشتی / كارشناس مهندسی توسعه سایپا

1. پوشش‌دهی الكتریكی چیست؟

پوشش‌دهی الكتریكی یكی از انواع روش‌های رنگ‌آمیزی فلزات با رنگ‌های آلی است. در این روش رنگ‌آمیزی، از جریان برق برای رسوب دادن رنگ روی سطح فلز استفاده می‌شود. اساس كار در این روش، برمبنای اصل جذب بارهای مخالف است. مطابق این اصل كلی، در فرایند پوشش‌دهی الكتریكی، مواد با بارهای الكتریكی مخالف به سوی یكدیگر جذب می‌شوند.

در فرایند پوشش‌دهی الكتریكی، جریان برق مستقیم DC به قطعه فلزی كه می‌بایست پوشش داده شود و درون مخزن رنگ (با بار مخالف) غوطه‌ور است، القا می‌شود. این جریان الكتریكی موجب جذب ذرات رنگ توسط قطعه فلزی می‌شود و در نهایت رنگ روی قطعه فلزی رسوب می‌كند. لایه رنگ در تمامی سطح فلز (درزها، فرورفتگی‌ها و غیره) كه عایق الكتریكی نباشد، امتداد می‌یابد و فیلم یكنواخت با ضخامت یكسان در سطح فلز ایجاد می‌شود.

پوشش‌دهی الكتریكی می‌تواند پوششی برای محافظت از سطح فلز، تزئین قطعه فلزی و یا تركیبی از هر دو ویژگی ذكر شده ارائه دهد.

2. انواع پوشش‌دهی الكتریكی

2-1- پوشش‌دهی الكتریكی آندی

در پوشش‌دهی الكتریكی آندی قطعه‌ای كه باید پوشش داده شود، آند با بار الكتریكی مثبت است و ذرات رنگ موجود در مخزن رنگ را جذب می‌كند. در پوشش‌دهی الكتریكی آندی، مقدار بسیار كمی از یون‌های فلز وارد لایه رنگ می‌شود كه این موضوع موجب كاهش خواص محصولات در این روش می‌شود.

پوشش‌دهی الكتریكی، روشی اقتصادی برای رنگ‌آمیزی سطوح است و رنگ و جلای مناسب و كنترل شده‌ای را به وجود می‌آورد.

2-2- پوشش‌دهی الكتریكی كاتدی

در پوشش‌دهی الكتریكی كاتدی، بار منفی به قطعه فلزی القا می‌شود و ذرات رنگ با بار الكتریكی مثبت را جذب می‌كند. عكس كردن قطب‌های مثبت و منفی روش آندی موجب كاهش ورود یون‌های فلز به لایه رنگ می‌شود و در نتیجه خواص محصولات پوشش‌دهی شده با فرایند پوشش‌دهی كاتدی افزایش می‌یابد.

در رنگ‌آمیزی به روش كاتدیك، پوشش مناسب، یكنواخت با مقاومت به خوردگی عالی حاصل می‌شود كه می‌تواند در مقابل شرایط محیطی نامناسب مقاومت كند.

پوشش‌دهی الكتریكی آندی و كاتدی می‌تواند هم با رزین اپوكسی و هم رزین اكریلیك انجام شود.

مزایای پوشش‌دهی الكتریكی

1. مزایای زیست محیطی

1-1- در طراحی و ساخت این نوع رنگ‌ها، از فلزات سنگین استفاده نمی‌شود، عاری از آلاینده‌های خطرناك هوا (HAPS) هستند و كمترین میزان حلال‌های آلی در آنها مورد استفاده قرار گرفته است.

1-2- با توجه به این كه پایه پوشش‌های مذكور آب است، مقدار تركیبات آلی فرار (VOC) موجود در آنها بسیار جزئی است. مقدار مجاز این تركیبات 0.012 kg/hit-0.36 kg/hit در نظر گرفته شده است، حال آن كه میزان این مواد در اغلب تركیبات مورد استفاده در پوشش‌دهی الكتریكی كمتر از 0.12 كیلوگرم است.

1-3- در عمل هیچ ماده جامدی از سیستم دور ریز نمی‌شود.

1-4- روی بسته‌بندی‌های مواد پوشش‌دهی الكتریكی برچسب قرمز وجود ندارد زیرا این مواد با پایه آب فرموله شده‌اند و خطر ایجاد حریق ندارند.

1-5- پوشش‌دهی الكتریكی یك سیستم تمیز است و به استفاده از لباس مخصوص، ماسك و سایر لوازم برای حفظ كارگران از خطرهای ناشی از آلودگی هوا نیازی نیست.

2. مزایای تكنولوژیكی و اقتصادی

2-1- قابلیت محافظت از خوردگی بالا

پوشش الكتریكی كاتدی اپوكسی، مقاومت به خوردگی بالایی دارد؛ به طوری كه فیلم خشك به ضخامت 20 میكرون در آزمون پاشش مه نمك مطابق شرایط استاندارد Astm B117 می‌تواند تا 1000 ساعت مقاومت كند.

2-2- پوشش‌دهی یكنواخت

پوشش‌دهی الكتریكی توانایی ایجاد پوشش یكنواخت با ضخامت یكسان با دامنه دقت 2-1 میكرون را دارد.

2-3- پوشش‌دهی قسمت‌های مركب

پوشش‌دهی الكتریكی توانایی رنگ‌آمیزی درزها، فرورفتگی‌ها و قسمت‌های غیرقابل دسترس و پیچیده را دارد كه در پوشش‌دهی به روش پودری و یا اسپری رنگ مایع پوشش‌دهی غیرممكن است.

2-4- راندمان بالا در بازیافت مواد

چرخه شست‌شوی بسته این امكان را می‌دهد كه بازده بازیافت مواد مصرفی بیش از 95 درصد همراه با كاهش قابل ملاحظه آب دور ریز باشد.

2-5- احتمال بروز موارد مردودی بسیار كم است

از آنجا كه كنترل بیشتر پارامترهای كلیدی فرایند به صورت الكترونیكی و اتوماتیك است، خطاهای انسانی نقش بسیار كمی در فرایند دارد و به همین دلیل احتمال بروز موارد عدم تأیید (مردود) تا حد صفر كاهش می یابد، همچنین به هیچ مهارت خاصی برای بازرسی و كنترل فرایند و محصول نیازی نیست.

2-6- بهره‌وری بالا

در این مورد هیچ سیستم رنگ‌آمیزی دیگری توانایی رقابت با سیستم پوشش‌دهی الكتریكی را ندارد. به عنوان مثال در صورتی كه در روش‌های دیگر رنگ‌آمیزی محصولات تولید یك سال در نظر گرفته شود، سیستم پوشش‌دهی الكتریكی با نیروی انسانی كمتر و در زمان یكسان می‌تواند حداقل سه برابر بیشتر تولید كند.

2-7- كیفیت برتر محصول

ضخامت لایه پوشش‌دهی الكتریكی توسط ولتاژ كنترل می‌شود. هنگامی كه فلز در ولتاژ تنظیم شده توسط لایه رنگ به وجود آمده عایق شد، رسوب متوقف می‌شود. هیچ روش رنگ‌آمیزی دیگری نمی‌توان یافت كه توانایی ایجاد و كنترل فیلم یكنواختی از رنگ را مانند سیستم پوشش‌دهی الكتریكی داشته باشد.

معایب و محدودیت‌های پوشش‌دهی الكتریكی

1- پوشش‌دهی فقط روی سطوح فلز ایجاد می‌شود.

2- از نظر اقتصادی تنها از یك رنگ برای راه‌اندازی خط تولید می‌توان استفاده كرد.

3- هزینه اولیه آن نسبت به رنگ‌آمیزی به روش پودری و یا اسپری رنگ مایع بیشتر است.

4- انرژی بیشتری را نسبت به رنگ پودری و رنگ مایع مصرف می‌كند، به عنوان مثال پمپ‌های مربوط به سیركوله مخزن رنگ ED می‌بایست برای هم زدن حمام رنگ 24 ساعته روشن باشند؛ صرف نظر از این كه تولید انجام شود یا خیر.

5- سطوحی را كه در قسمت‌های مختلف دچار صدمه شده‌اند، نمی‌تواند پوشش دهد.

فرایند

فرایند پوشش‌دهی الكتریكی را می‌توان به 4 بخش زیر تقسیم كرد:

ـ آماده سازی سطح

ـ حمام پوشش‌دهی الكتریكی و تجهیزات جانبی

ـ ایستگاه شست و شو

ـ كوره پخت رنگ

1- آماده سازی

قسمت آماده سازی سطح، اولین مرحله در فرایند پوشش‌دهی الكتریكی است. این مرحله شامل پاكسازی، چربیگیری و فسفاته سطوح فلزی به منظور آماده سازی سطح قطعه برای پوشش‌دهی الكتریكی است. پاكسازی، چربیگیری و فسفاته موفق سطح، نقش مهمی در كسب كیفیت مطلوب پوشش نهایی دارد. فسفاته آهن و فسفاته روی مواد مصرفی معمول در این آماده سازی‌اند.

2- حمام پوشش‌دهی الكتریكی و تجهیزات جانبی

مخزن رنگ پوشش‌دهی الكتریكی شامل 90-80 درصد آب دیونیزه و 20-10 درصد رنگ است. آب نقش حمل كننده ذرات رنگ را به عهده دارد. رنگ شامل رزین و رنگدانه است. رزین‌ها ركن اصلی لایه رنگ نهایی به شمار می‌آیند و سبب حفاظت از خوردگی، دوام و استحكام می‌شوند. پیگنت‌ها برای تأمین رنگ (سفید، زرد و ...) و جلا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

3- مرحله شست و شو

در فرایند پوشش دهی الكتریكی كنترل ضخامت لایه رنگ به وسیله اعمال ولتاژ مناسب صورت می‌گیرد. وقتی قطعه به ضخامت مورد نظر رسید، عایق می‌شود و كاهش پوشش‌دهی الكتریكی را به دنبال دارد. در این مرحله تا هنگامی كه قطعه درون مخزن رنگ باشد، رنگ بدون تبادل بار الكتریكی روی سطح قطعه رسوب می‌كند كه این رسوب به راحتی قابل شست و شوست. پس از خروج قطعه از مخزن اصلی رنگ، به منظور ایجاد سطحی یكنواخت و مطلوب، باقیمانده رنگ كه بدون تبادل بار الكتریكی روی سطح قطعه رسوب كرده است (این مقدار اضافی رنگ را Drag out یا Cream Coat می‌گویند) به وسیله شست و شو با آب از سطح قطعه زدوده می‌شود. در فرایند شست و شو، درگ اوت به مخزن اصلی رنگ باز گردانده می‌شود و اجازه می‌دهد بیش از 95 درصد از مواد بازیافت شود.

4- كوره پخت رنگ

پس از شست و شو قطعه وارد كوره می‌شود و در زمان و دمای مناسب برای رسیدن به خواص مطلوب پخت می‌شود. پخت در كوره موجب ایجاد پیوند عرضی و سفت شدن لایه رنگ می‌شود. زمان و دمای پخت از یك طرف به وزن قطعه پوشش داده شده و از سوی دیگر به براقیت مورد نظر بستگی دارد.

نقش تجهیزات فرعی

در سیستم پوشش‌دهی الكتریكی یكسری تجهیزات به منظور راه‌اندازی و كنترل پارامترها مورد استفاده قرار می‌گیرند كه مهمترین آنها عبارتند از:

1- یكسو كننده

یكسو كننده‌ها به منظور تأمین بار الكتریكی DC مورد نیاز مخزن اصلی رنگ به كار می‌روند. برخلاف یكسو كننده‌های ولتاژ پایینی كه در صنعت آبكاری مورد استفاده قرار می‌گیرند، در پوشش‌دهی الكتریكی از یكسوكننده‌های پرقدرت با ولتاژ بالا و ثابت استفاده می‌شود.

2- سیستم گردش

پمپ‌های سیركولاسیونی كه در موقعیت‌های مناسب در فرایند پوشش‌دهی الكتریكی نصب شده‌اند، به منظور ایجاد مخلوط رنگ یكنواخت در مخزن اصلی رنگ به طور دائم روشن هستند در صورتی كه سیستم سیركولاسیون مخزن رنگ به هر عنوان متوقف شود، رنگ (شامل رزین و پیگمنت) در ته مخزن رسوب می‌كند و منعقد می‌شود، در این حالت هرگونه فعالیتی برای بازیافت رسوب رنگ بی‌اثر است و تنها موجب افزایش رسوب در پیش فیلترها می‌شود.

3- مبدل حرارتی / خنك كننده

مبدل حرارتی و خنك كننده، كنترل و تنظیم دمای مخزن اصلی رنگ را به عهده دارد. كنترل دمای مخزن اصلی رنگ یكی از پارامترهای مهم برای كسب كیفیت مطلوب رنگ نهایی است. دمای مخزن رنگ می‌بایست در محدوده 32 درجه سیلسیوس ثابت باشد و در صورت عدم كنترل دمای مخزن رنگ، تغییرات دما موجب تغییر خصوصیات رنگ نهایی می‌شود.

4- پیش فیلترها

برای پاكسازی ذرات فلزی و غیرفلزی كه همراه بدنه و یا از طریق فضای اطراف وارد مخزن اصلی رنگ شده‌اند، از پیش فیلترها استفاده می‌شود. پیش فیلترها با طرح‌های گوناگونی ساخته شده‌اند و دارای صافی‌های مختلفی هستند. بدنه‌ها از pvc و pp و فولاد ضدزنگ هستند و صافی‌ها از جنس نایلون و یا پلی پروپیلن كه معمولاً به راحتی قابل تعویض‌اند. انتخاب صحیح بدنه و صافی‌های مربوط به پیش فیلترها از شروط اصلی نقشه و طرح است كه نقش بسیار مهمی در كیفیت نهایی رنگ دارد. پیش فیلترها تمامی آلاینده‌های فیزیكی موجود در مخزن رنگ را جمع‌آوری می‌كنند؛ به طوری كه فیلم رنگ نهایی، كاملاً یكنواخت و عاری از هر گونه ذرات زاید است.

همچنین پیش فیلترها نقش مهمی در حفاظت دستگاه فرافیلتر از هر گونه آسیب ناشی از ورود ذرات مواد با فشار بالا دارند. در صورت نبود پیش فیلترها، ذرات زاید وارد دستگاه فرافیلتر می‌شوند و در غشاء فرافیلتر رسوب می‌كنند كه می‌تواند موجب ایجاد گرفتگی و كاهش نفوذ جریان UF شود.

5- فرافیلتر

برای شست و شوی رنگ باقیمانده روی قطعه، محلول تصفیه شده‌ای كه توسط دستگاه UF تولید می‌شود، مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخلاف فیلترهای قدیمی و پیش فیلترها، فرافیلتر قادر به جداسازی محلول از ذرات بسیار ریز است. این یكی از تفاوت‌های ساختاری فرافیلتر با فیلترهای قدیمی است.

رنگ موجود در مخزن اصلی پوشش‌دهی الكتریكی پس از عبور از پیش فیلترها وارد دستگاه فرافیلتر می‌شود. رنگ از میان غشاءهای UF عبور می‌كند، آب محلول رنگ از طریق غشاءهای دستگاه UF جذب می‌شود و رنگ غلیظ، دوباره به مخزن اصلی پوشش‌دهی بر می‌گردد. آب تصفیه شده برای شست و شوی رسوب رنگ باقیمانده روی قطعه به مرحله بعد انتقال می‌یابد و در مخزن یا تانك UF جمع‌آوری می‌شود. مورد استفاده دیگر محلول UF تنظیم هدایت الكتریكی رنگ موجود در مخزن اصلی است.

6- مدار آنولیت

به منظور جذب اسید اضافی موجود در مخزن اصلی رنگ كه در فرایند پوشش‌دهی آزاد شده‌اند، مدار آنولیت ضروری است.

آند سل

فرایند پوشش‌دهی یك فعالیت الكتروشیمیایی است. هنگام برقراری جریان الكتریكی، در كاتد گروه هیدروكسیل و در آند هیدروژن اسیدی آزاد می‌شود، در صورتی كه اجازه داده شود گروه اسیدی آزاد شده از آند در مخزن رنگ باقی بماند، اسیدیته و هدایت محلول افزایش می‌یابد كه هر دو عامل موجب ناپایداری مخزن رنگ و در نهایت ایجاد پوشش نامرغوب می‌شوند. به این دلیل آند (از جنس فولاد ضدزنگ) نباید به طور مستقیم در معرض رنگ موجود در مخزن اصلی پوشش‌دهی قرار گیرد.

آند سل به عنوان یك لایه واسطه از تماس مستقیم آند با مایع مخزن اصلی رنگ جلوگیری می‌كند.

ارتباط تكنولوژی پوشش‌دهی الكتریكی با محصولات

تكنولوژی پوشش‌دهی الكتریكی با توجه به نوع رزین مورد استفاده به دو دسته اصلی پوشش اپوكسی و پوشش اكریلیك تقسیم می‌شود. هر دو تكنولوژی به طور گسترده در سیستم‌های آندی و كاتدی، با توجه به نوع كاربرد قطعات و خواص مورد نظر قطعه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

1- اپوكسی آندی

این نوع پوشش كه دارای خواص پخت مناسب است، به منظور پوشش‌دهی ابزارآلات كشاورزی، قطعات اتومبیل و فولادهای ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

2- آكریلیك آندی

این روش پوشش‌دهی الكتریكی كه دارای رنگ و براقیت قابل كنترل و مقرون به صرفه است، برای مصارف داخلی به كار می‌رود و در پوشش‌دهی لوازم اداری فلزی، تجهیزات تهویه هوا، جداره كابل‌ها و ... مورد استفاده است.

3- اپوكسی كاتدی

این روش پوشش‌دهی محصول كه دارای مقاومت خوردگی بالا و مقاومت در برابر مواد شیمیایی بالاست، به منظور پوشش‌دهی خودرو و قطعات آن، مبدل‌ها و ابزارها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

3- آكریلیك كاتدی

این نوع پوشش محصول كه از خواص مقاومت در برابر اشعه فرابنفش، مقاومت در برابر خوردگی و جلای قابل كنترل برخوردار است در تجهیزات كشاورزی، لوازم تزئینی و ... مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مشخصات نهایی لایه رنگ

Test Method
 Range
 مشخصه Property
 No
 
***
 Smooth، Free from dirt
 ظاهر Appearance
 1
 
60 Gloss Meter
 Medium-High
 براقیت Gloss
 2
 
Erichsen Test Method
 > 7.0mm
 آزمون جامی شدن Cupping Test
 3
 
Erichsen Test Method
 > 100Cm
 آزمون ضربه Impact Test
 4
 
Mitsubishi UNI Pencil
 > 3H
 سختی سنجی مدادی Pencil Hardness
 5
 
ASTM Method
 inch¼
 انعطاف پذیری Flexibility
 6
 
ASTM B 117
 > 1000 Hrs
 آزمون پاشش مه نمك (خوردگی) Salt Spray
 7
 
-100% RH، 42
 > 1000 Hrs
 آزمون رطوبت (خوردگی) Humidity Test
 8
 
ASTM D 870
 > 1000 Hrs
 آزمون مقاومت در آب داغ Hot Water Dip Test
 9


طراحی وب سایتفروشگاه اینترنتیطراحی فروشگاه اینترنتیسیستم مدیریت تعمیر و نگهداریسامانه تعمیر و نگهداری PM سامانه جمع آوری شناسنامه کامپیوتر سیستم جمع آوری شناسنامه کامپیوتر سیستم مدیریت کلان IT طراحی وب سایت آزانس املاک وب سایت مشاورین املاک طراحی پورتال سازمانی سامانه تجمیع پاساژ آنلاین پاساژ مجازی

نام : *

پیغام : *