Нанесение способом электроосаждения

2) Композиция для получения покрытий анодным электроосаждением.

Изобретение относится к области получения  покрытий методом электроосаждения, в частности к нанесению покрытий водоразбавляемыми лакокрасочными пигментированными композициями, и  может быть использовано в автомобильной  и химической промышленностях, различных  отраслях машино- и приборостроения, электро-и радиотехнике. Композиция для получения покрытий анодным  электроосаждением содержит пленкообразователь - малеинизированный цис-полибутадиеновый каучук (лак КЧ-0125), красный железоокисный  пигмент, нейтрализатор - 25%-ный водный раствор аммиака и воду при  следующем содержании компонентов (мас. %): малеинизированный цис-полибутадиеновый каучук (лак КЧ-0125) 16,30-17,66, красный  железоокисный пигмент 1,25-2,03, 25%-ный  водный раствор аммиака 1,10-1,19, вода остальное. Использование предложенной композиции позволяет получать покрытия с высокими противокоррозионными свойствами: солестойкость в 3%-ном растворе NaCl составляет 26-45 сут, водостойкость, не менее 1200-1300 ч, бензо- и маслостойкость - не менее 60-72 ч [3].

3) Устройство для нанесения покрытий на мелкие детали методом электроосаждения.

Содержит  ванну, токоподвод и рабочий электрод по крайней мере с двумя подложками, верхней и нижней, выполненными с  игольчатой поверхностью и расположенными одна над другой с зазором, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и увеличения номенклатуры обрабатываемых деталей при сохранении высокого качества обработки, оно снабжено роликами, подложки выполнены в виде бесконечных лент из токопроводящей резины и установлены с возможностью синхронного передвижения на роликах, причем оси вращения роликов верхней подложки смещены относительно осей вращения роликов нижней подложки в направлении перемещения деталей на расстояние, определяемое из соотношения:

 

                                                        a = 2R + lmax,                                                                    (1.1)

 

где a - расстояние между осями вращения нижних и  верхних роликов;

      R - радиус роликов;

      lmax - максимальный размер обрабатываемых деталей [4].

1.5 Обоснование выбора технологической схемы

В настоящее время для грунтования  испарителей холодильников рационально  использовать грунтовки с эпоксидным пленкообразователем, так как пленки на основе эпоксидных полимеров обладают наилучшими влагозащитными свойствами.

Подготовка  поверхности проводится в соответствующем  агрегате методом распыления в зонах  обезжиривания, промывки водой, фосфотирования и промывки деминерализованной водой. Фосфатный слой повышает адгезию покрытия и улучшает антикоррозионные свойства. Этот способ является достаточно эффективным химическим методом подготовки поверхности.

Для нанесения грунтовки используется метод катафореза, так как он является наиболее высокотехнологическим способом защиты изделий от поражения коррозией; лакокрасочный материал осаждается на все изделие, включая труднодоступные места, давая хорошую устойчивость даже при небольшой толщине покрытия. Этот метод относительно пожаро- и взрывобезопасен, обеспечивает соответствующие санитарно-гигиенические условия труда обслуживающего персонала.

Для отверждения применяется конвективная сушилка, так как можно сушить изделия различной сложности, конструкция  достаточно проста.

Для нанесения лакокрасочного материала  используется камера напыления проходного типа, так как она удобна в работе и в обслуживании, обеспечивает оптимальные условия для нанесения лакокрасочного материала.

Следует иметь в виду, что при планировке окрасочного участка наряду с  размещением основоного оборудования необходимо предусмотреть площади для монтажа и демонтажа деталей на конвейере, их межоперационного хранения, подготовки лакокрасочного материала.

Данная  технологическая схема является достаточно эффективной с точки  зрения технологических, экологических  и экономических показателей.

 

 

 

 

 

 

2 Технологическая  часть

2.1 Описание технологической схемы

На  рисунке 2.1 показана линия для нанесения  комплексного лакокрасочного покрытия на проволочно-трубчатый испаритель. Сначала детали грунтуются методом  катафореза при окунании деталей  в ванну с водоразбавляемой краской  Powercron. Затем на загрунтованные детали наносится слой порошковой краски методом электростатического напыления.

 

 

 

 

 

 

1 − зона  навески; 2 − конвейер; 3 – агрегат  подготовки поверхности; 4 − ванна  катафореза и установка ультрофильтрата; 5 – 2-х зонный агрегат ультрофильтрационной  промывки; 6 − конвективная сушилка  (отверждение катафорезного покрытия); 7 – петля охлаждения; 8 − автоматическая  камера электростатического напыления; 9 − печь отверждения полимерного покрытия; 10 – зона съема деталей.

 

Рисунок  2.1 – Технологическая схема нанесения лакокрасочного покрытия на проволочно-трубчатый испаритель

 

 

 

 

 

 

 

 

В начале 1-ой смены рабочий монтирует  на конвейер различные виды подвески, для окраски проволочно-трубчатого испарителя. Затем рабочие в зоне навески монтируют на подвески детали. Правильное размещение изделий на подвеске является особенно важным при электростатическом нанесении красок.  Контакт «деталь-подвеска» обеспечивает равномерность осаждения грунтовочного лакокрасочного покрытия и качество порошкового полимерного  покрытий.

Движение  деталей осуществляется на автоматической конвейерной линии. Управление линией производится с центрального пульта управления. Скорость движения конвейера  может быть 2,5-3,8 м/мин, шаг подвески 0,8 м.

Процесс получения ЛКП на проволчно-трубчатых  испарителях осуществляется с последовательным выполнением следующих стадий:

1) подготовка  поверхности перед окраской;

2) грунтование  испарителя методам катафореза;

3) промывка  ультрафильтратом;

4) отверждение  катафорезного грунта;

5) нанесение  порошкового материала в автоматической  камере электростатического напыления;

6) формирование покрытия в печи  отверждения.

2.1.1 Подготовка поверхности перед  окраской

Смонтированные  детали конвейером подаются в туннельный 9-ти зонный агрегат подготовки поверхности  струйного типа, где производится химическая подготовка поверхности  под окраску. Подготовка поверхности  включает в себя следующие стадии:

1-ая зона  – обезжиривание;

2-ая зона  – обезжиривание;

3-я зона  – промывка технической водой;

4-ая зона  – промывка технической водой;

5-ая зона  – активация;

6-ая зона  – фосфатирование;

7-я зона  – промывка технической водой;

8-я зона  – промывка технической водой;

9-я  зона – промывка деминерализованной  водой.

Таблица 2.1 –  Характеристика стадий подготовки поверхности

Процесс	Концентра-ция раствора, г/л	Продолжитель-ность	Температура раствора, ˚С	Компоненты раствора	Объем ванны,м3
Обезжиривание 1	5-15	1,5-2 мин	40-50	Ридолин	6,4
Обезжиривание 2	5-15	1,5-2 мин	40-50	Ридолин	6,4
Промывка в хол. проточной воде	–	40-60 с	10-50	Вода техничес- кая	1,9

 

Продолжение таблицы 2.1

Промывка в хол. проточной воде	–	40-60 с	10-40	Вода техничес- кая	1,9
Активация химическая	1,0-5,0	40-60 с	20-40	Фиксодин 50	1,9
Фосфотирование	38-43   0,1-0,15	2,0-3,0 мин	48-55	Гранодин 952 Нитрит  натрия	7,0
Промывка в хол. проточной воде	–	40-60 с	10-50	Вода техничес- кая	1,9
Промывка в хол. проточной воде	–	40-60 с	10-45	Вода техничес- кая	1,9
Промывка деминерализованной водой	–	0,9-1,2 мин	10-30	Вода деминерализован-ная	1,9

2.1.2 Механизм процесса электроосаждения

Следующая стадия – грунтование катодным электроосаждением. Процесс электроосаждения осуществляется путем погружения деталей, движущихся на конвейере, в ванну с водоразбавляемым лакокрасочным материалом, обладающим специфическими свойствами.  Окрашиваемая деталь является катодом, поэтому процесс электроосаждения получил название – катафорез.

При катафорезном окрашивании на детали формируется тонкое плотное и равномерное покрытие толщиной от 12 до 18 мкм, обладающее высокими физико-механическими свойствами.

Принцип процесса электроосаждения на катоде состоит в следующем.

Источник  постоянного тока (выпрямитель) подает напряжение от 0 до 450 В на медную шину, обеспечивая при этом постоянность тока с пределом колебания не более ± 5%.

Медная  шина установлена на конвейере над  ванной. На каждой подвеске имеется  токосъемник, который контактирует с шиной и передает напряжение на деталь. Точки контакта в цепи медная шина – подвеска-деталь должны быть металл-металл.

Деталь  при погружении в рабочий раствор  лакокрасочного материала (ЛКМ) катафорезной ванны выполняет функцию катода.

Функцию анода выполняют металлические  стержни из нержавеющей стали, установленные  в диализных ячейках, закрепленных у бортов ванны катафореза по 5 шт. с каждой стороны. Соотношение поверхности катода:анода составляет 6:1.

Деталь  входит в ванну под напряжением  «живой» вход.  Для достижения равномерности толщины лакокрасочного покрытия на детали, первая пара анодов установлена таким образом, чтобы  процесс формирования покрытия не проходил интенсивно до полного погружения детали в рабочий раствор катафорезной ванны.

Детали, поступающие в катафорезную ванну, должны быть влажными, промыты деминерализованной водой, не иметь следов первичной или вторичной коррозии.

Проводимость  воды, находящейся на деталях перед  ванной КТФ, не должна превышать 40 мкСм/см.

  В состав рабочей ванны катафореза входят следующие компоненты:

– пленкообразующее вещество POWERCRON 655 Resin;

– пигментная паста POWERCRON 655 Paste;

– специальные добавки (КОРРЕКТОР рН (20% уксусная кислота), КОАЛЕСЦЕНТНЫЙ СОЛЬВЕНТ и РАСТВОРИТЕЛЬ (бутилгликоль));

– деминерализованная вода.

Добавки используются для поддержания параметров рабочего раствора ЛКМ:

– определенного уровня кислотности;

– уменьшения поверхностного натяжения;

– улучшения рассеивающей способности.

Деминерализованная  вода используется для приготовления  рабочего раствора ЛКМ с целью  исключения блокирования ионов краски более подвижными катионами и  анионами из воды.

Проводимость деминерализованной воды не должна быть выше 10 мкСм/см.

Таблица 2.2 –  Технологические параметры рабочего раствора ЛКМ

Параметр	Значение
Сухой остаток, %	9-13
рН	5,8-6
Соотношение пигментной пасты/смолы	0,3-0,4
Проводимость при 25 ˚С, мкСм/см	1000-1500

 

При катодном электроосаждении ЛКМ в  рабочем растворе ванны происходит четыре процесса:

– электролиз воды.

на аноде      2Н₂О ® 4Н⁺ +О₂­

на катоде     2Н₂О ® 2ОН^- + Н₂­

– электрофорез – передвижение частиц к электроду под действием потенциала.

– электрокоагуляция – переход смолы из растворимой в воде формы в нерастворимую.

ÙÙÙNR₂ + RCOOH ® ÙÙÙNR₂H⁺ + RCOO^-    – в растворе

ÙÙÙNR₂H⁺ + OH^- ® ÙÙÙNR₂ + H₂O  – нерастворимая форма, образующаяся на детали.

– электроосмос – процесс уплотнения пленки, за счет вытеснения ионов ОН^- с поверхности катода (детали) в раствор под действием потенциала.

Процесс электроосаждения длится в течение 2 мин. Из ЛКМ с сухим остатком  от 10 до 12% осаждается равномерная плотная пленка с сухим остатком до 90%.

2.1.3 Ультрафильтрация и промывка ультрафильтратом

После окончания процесса окраски методом катафореза на детали остается электроосажденное покрытие и пленка лакокрасочного материала, полученная за счет окунания деталей в ванну КТФ. Этот избыток краски смывается с поверхности детали и возвращается в ванну. Для этого деталь промывают ультрафильтратом в  двух зонах струйной промывки.

Ультрафильтрат  – это специальный раствор, получаемый на установке ультрафильтрации при  прохождении краски из ванны через  специальные мембраны. Ультрафильтрат на 95 % состоит из воды, остальная  часть – ионы и низкомолекулярная  часть смолы из краски и органический растворитель.

Установка ультрафильтрации имеет производительность 1000 л/ч на новых мембранах. Постепенно она уменьшается до 600 л/ч, после чего выполняется регенерация ультрафильтра, во время которой работает запасной фильтр.

2.1.4 Отверждение катафорезного грунта

Отверждаются  детали в сушильной камере катафорезного  грунта горячим воздухом 20-24 мин при температуре 160-180 ⁰С.

2.1.5 Нанесение порошкового материала

Далее маляр цеха передвигает деталь на подвеске, освобождая место контакта детали с подвеской, и на места, не подлежащие покрытию, надевает заглушку или колпак. Это делают для защиты отдельных поверхностей детали от попадания порошковой краски. Обычно защищают от порошковой краски резьбовые соединения, контактные пластины, концы трубок, которые далее по технологической цепочке должны привариваться или паяться.