تركيب پوشش الکتروفورتيك با خصوصيات مناسب: بهبود قدرت ترابری ترکیب پوشش خواص مکانیکی فیلم

در این قسمت بعنوان مثال فرمولاسیونی ارائه میگردد که در آن مواد دارای گروه کربوکسیل و مواد فعال کننده سطح غیریونی آب دوست واکنش همراه با مواد تشکیل دهنده فیلم (پارافین) بکار میروند

الف) فرمولاسیون پوشش الکتروفورتيک آندی

مطابق با جدول فوق، امولسیون مایعی از روغن پارافین در ۴۰۰ قسمت آب در حضور (PVA) تهیه می شود ...آن گاه به امولسیون پارافین به اندازه کافی محلول ۱۶ درصد اسید متاکریلیک اضافه میگردد و pH محلول به ۶ میرسد بعد از اعمال ولتاژ ۱۸۰ ولت به مدت ۳ دقیقه پوشش سنگینی از روغن پارافین بر روی آند( آلومینیوم ) می نشیند. در صورتی که در فرمولاسیون بالا روغن پارافین حذف گردد و شرایط مشابهی به ترکیب پوشش اعمال گردد پوشش چسبنده بر روی آند مشاهده نمی گردد. همچنین در صورتی که در فرمولاسیون فوق اسید متاکریلیک حذف گردد هیچگونه پوششی از پارافین بر روی آند (آلومینیوم) حتی با اعمال شرایط مشابه حالت قبلی مشاهده نمیشود.

شرایط عملیاتی

ولتاژ: ۱۸۰ ولت زمان پوشش دهی ۳ دقیقه 7  ph

- ترکیب پوشش الکتروفور تیک آندی با کیفیت مناسب جهت افزایش مقاومت دربرابر خوردگی

یکی از روشهای افزایش مقاومت در برابر خوردگی پوشش الکتروفورتیک ،آندی افزودن نمک اسید کرومیک به ترکیب پوششهای الکتروفورتیک بوده است. اگرچه با این روش مقاومت پوششها در برابر خوردگی افزایش می یافت، اما استفاده از کرومات ،به علت یون های شش ظرفیتی کروم ، برای بدن انسان در هنگام تماس خطرناک و مضر باشد . از طرف دیگر این ماده بحد زیادی دارای خاصیت اکسید کنندگی میباشد و از این رو میتواند برای رزین (رنگپایه ) اثرات مخربی را به همراه داشته در پروسس الکتروفورتيك تركيب اضافی پوشش که به صورت فیزیکی بر روی پوشش فیلم رسوب نموده است در هنگام شستشو با آب (مرحله شستشو)  از روی سطح فیلم جدا شده و بنابراین پساب بدست آمده حاوی یونهای شش ظرفیتی کروم میباشد. این مساله باعث ایجاد مشکل جدی الودگی محیط زیست می.گردد همچنین خواص اکسید کنندگی بیش از حد ماده مذكور باعث اکسیداسیون رنگپایه ترکیب پوشش و در نتیجه باعث خراب شدن سیالیت ترکیب پوشش و افزایش الکترولیز آب در خلال عملیات پوشش الکتروفورتيک و بدنبال آن ایجاد حباب می.گردد نتیجتا فیلم بدست آمده ظاهری نامطلوب داشته و پایداری ترکیب پوشش الکتروفورتيک در حمام نیز کاهش می یابد

با استفاده از مولیبدات فلز قلیایی خاکی با انحلال کم در ترکیب پوشش الکتروفورتیک میتوان بر مشکلات مذکور فائق آمد ترکیب پوشش الکتروفورتيك ،حاضر، شامل محیط آبی میباشد که در آن رنگپایه رزین پلی کربوکسیلیک اسید و حداقل یک مولیبدات فلز قلیایی خاکی وجود دارد. در ذیل به اجزاء تشکیل دهنده ترکیب پوشش اشاره می گردد.

1.  رنگپایه (رزین)

برای ترکیب پوشش الکتروفورتیک حاضر از رزینهای پلی کربوکسیلیک اسید با عدد اسیدی ۲۰ تا ۳۵۰، ترجیحاً ۴۰ تا ۳۰۰ استفاده می شود. برای مثال میتوان به رزین، الکید رزین اپوکسی اصلاح شده با اسیدهای چرب، رزین پلی استر رزین اکریلیک پلی بوتادی ان اصلاح شده با اسید مالئیک و غیره اشاره نمود. این مواد به صورت مجزا و یا ترکیب مورد استفاده قرار داده میشوند و بوسیله بازها خنثی میشوند

2. تركيبات موليبدات فلزی

مولیبدات فلزی مورد استفاده در ترکیب پوشش باید خاصیت اکسید کنندگی ضعیفی نسبت به رنگپایه داشته باشد و از طرف دیگر مانع از هیدرولیز آب ،ایجاد حباب و خراب شدن ظاهر فیلم گردد. این ترکیبات باید اثر سمی نداشته باشند و فیلم بدست آمده با آنها دارای مقاومت خوبی در برابر خوردگی داشته باشد .

برای رسیدن به اهداف ذکر شده در قبل می بایست از مولیبدات فلز قلیائی خاکی با انحلال کم استفاده نمود چرا که در غیر این صورت ،استفاده از مولیبدات فز قلیائی خاکی قابل انحلال در آب، رزین (رنگپایه ) را خراب نموده و باعث افزایش نا مطلوب هیدرولیز آب در فرآیند الکتروفورتیک می گردد. مثال هایی از مولیبدات فلز قلیائی خاکی که برای استفاده مناسبند عبارتند از :

مولیبدات استرانسیوم ، مولیبدات باریم، و مولیبدات کلسیم، مقدار فلز مولیبدات مصرفی 1/0 تا 10 درصد وزنی، خصوصا مقدار 1 تا 5 درصد وزنی، برحسب وزن رنگپایه، برای ترکیب پوش الکتروفورتیک مورد استفاده قرار می شود .

3. رنگدانه

رنگدانه های مصرفی شامل رنگدانه های رنگی کننده مانند تیتانیوم سفید، دوده و اکسید قرمز آهن، و رنگدانه های توسعه دهنده (پرکننده) شامل تالک، خاک رس كربنات كلسیم و غیره میباشند

4. حلال ها

از حلالهای آب دوست مانند حلالهای الکلی و استری استفاده می گردد. مقدارحلالهای اضافه شده ۵ تا ۴۰ درصد وزنی برحسب وزن رزین میباشد ترکیب پوشش الکتروفورتیک را با آب بدون املاح و یون برای غلظت آبی ۲۰ وزنی؛ ترجیحاً ۹ تا ۱۵ درصد وزنی تهیه می.نمایند. در ذیل به نمونه ای فرمولاسیون مورد بحث اشاره میگردد مورد استفاده قرار گیرند.

الف )فرمولاسیون برای تهیه پوشش الکتروفورتیک آندی با افزودنی ملیبدات استرانسیوم

مطابق جدول فوق ، رزین اپوکسی ، رزین اپوکسی .Epikote ۲۸, Shell Chemical Co را با اسید  چرب روغن بذرک مخلوط نموده و ترکیب را برای انجام واكنش استريفيكاسيون تا دمای ۲۳۰ درجه سانتیگراد حرارت میدهیم تا اینکه ارزش اسیدی به ۱۰ برسد. به دنبال آن به ترکیب رزین اپوکسی ،استر انیدرید مالئیک اضافه نموده و دما را به ۱۸۰ درجه سانتیگراد می رسانیم بعد از واكنش كامل (تقريباً ۴ ساعت) عدد اسیدی به ۱۴۰ می رسد. واکنش های مذکور در اتمسفر گاز ازت انجام می.شود. اپوکسی استر مالئین شده بوسیله دی اتانل آمین خنثی میگردد و ترکیب بدست آمده دارای pH، ۷/۸ و غلظت جامد ۴۰ درصد وزنی می باشد .ترکیب به دست لمده را با مقادیر مناسبی از رنگدانه ها مخلوط نموده تا ترکیب پوشش الکتروفورتیم مناسب بدست آید .

ث- ترکیب پوشش الکتروفورتیک آندی با استفاده از رزین های گرما سخت

محلولها یالکترولیت مورد استفاده در فرآیند پوشش الکتروفورتیک شامل اولسیون آبی یا تعلیق ذرات رنگ

 در حالت کلوئیدی می باشند. به عبارت دیگر ممکن است رنگ از محلولهای آبی برپایه رزین های مصنوعی ،مانند رزین های الکیدی پلیمر های اکریلیک، رزین های ملامین رزین های اپوکسی، رزین های فنولیک و رزین های پلی وینیل الکل، تشکیل شود. محلولهای آبی مذکور برای کاربرد های آندی دارای Ph، 9 می باشد و حلال ها میتوانند بصورت لاک (بدون رنگدانه ) و یا بصورت رنگ (با رنگدانه ) مورد استفاده قرار گیرند. در فورمولاسیون حاضر که برای پوشش دادن بخش های بسیار کوچک، مانند چفت وبست، مهره و چرخ دنده ها به کار می رود. از رزین های بسیار قطبی و عمدتا گرما سخت استفاده می گردد

1.رزین های گرما سخت اکریلیکی نظیر رزین اسید اکریلیک ، رزین اکریلات ،رزین اکریل آمید

2.رزین های گرما سخت شامل رزین های اصلاح شده اکریلیک و رزین ملامین محلول در آب .

3.رزین های گرما سخت تشکیل شده از رزین الکید و رزین ملامین محلول در آب

4.رزین گرما سخت شامل رزین الکید غیر اشباع اصلاح سده وینیلی با رزین ملامین محلول در اب

نمونه ای از رزین ملامین محلول رد آب از هگزامتیلول ملامین هگزاآلکیل اتر بدست آمده است .

1.رزین های گرما سخت اکریلیکی  رزین های اکریلیک گرما سخت با حرارت دادن و هم زدن مخلوطی شامل اجزای ذیل تهیه می گردد .

حلال های آلی مانند متانول ، اتیلن گلیکول مونوبوتیل اتر یا سیکلوهگزانون اسیدهای آلی غیر اشباع نظیر اسید اکیریلیک اسید متاکریلات انیدرید مالئیک

- منومرهای وینیل شبکه ای کننده مانند متيلول - اکریل آمید و یا متیلول متا اکریل آمید

-منومرهای وینیلی قابل پلیمریزاسیون مانند استایرین و استراسید اکریلیک

- کاتالیست های پلیمریزاسیون:بنزوئیل پراکسید و یا لوریل پراکسیدها

بعد از آن که پلیمر بدست آمد آن را میتوان با محلول آبی آمونیاک وتری اتیل آمین برای انحلال رزین در آب خنثی سازی نمود.

2. رزینهای گرماسخت شامل رزینهای اصلاح شده اکریلیک و رزین ملامین قابل انحلال در آب

این رزین بوسیله پلیمریزاسیون اجزای ذیل همراه با حرارت دادن و همزدن بدست می آید

حلالهای آلی متانول اتیلن گلیکول:

مونوبوتیل اتر و یا سیکلوهگزانون

- اسید غیر اشباع اسید اکریلیک و یا اسید متاکریلیک

- منومرهای وینیلی استایرین و یااستر اسید اکریلیک

منومرهای وینیلی شبکه ای کننده متیلول اکریلیک آمید یا گلیسیدیل متاكريلات

- کاتالیست ها و یا کنترل کننده های پلیمریزاسیون

از مخلوط پلیمر اکریلیک اصلاح شده فوق با رزین ملامین محلول در آب بدست آمده از هگزا متیلول ملامین هگزا آلکیل اثر و حرارت دادن تحت دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد، محصول رزینی اصلاح شده بدست می آید. سپس محصول رزینی بدست آمده بوسیله آمونیاک باتری اتیل آمین یا با مورد عمل قرار دادن پلیمر اکریلیک بوسیله آمونیاک و بدنبال آن مخلوط کردن با ملامین محلول در آب در دمای محیطی خنثی میگردد. 

3. رزین های گرماسخت تشکیل شده از رزینهای الکیدی و رزین ملامین قابل انحلال در آب رزین های گرما سخت تشکیل شده از رزینهای آلکیدی و رزین ملامین قابل انحلال در آب بدست آمده از هگزا متیلول ملامین هگزا آلکیل اتر،  بوسیله اختلاط رزین ملامین مذکور در دمای ۲۵ تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد با آلکید رزین اصلاح شده با یک اسید چرب بدست می آید. رزین الکیدی دارای ارزش اسیدی ۱۰ تا ۸۰ و طول روغن ۰ تا ۸۰ درصد میباشد و بوسیله حرارت دادن اجزای زیر بدست می آید.

- اسید آلیفاتیک غیر اشباع یا اشباع شده

- اتیلن گلیکول، گلیسرول، پلی اتیلن گلیکول پلی هیدریک الکل یا یک اپوکساید

- اسید ادیپیک، اسید سباسیک انیدرید مالئیک یا اسیدهای چند عاملی دیگر یا انیدرید

-مقدار کمی از سیکلو هگزانون ،تولوئن یا دیگر حلالهای آلی

4. رزین گرما سخت شامل رزین غير اشباع اصلاح شده و بنیلی با - رزین ملامین قابل انحلال درآب

رزین گرما سخت مذکور بوسیله انحلال رزین آلكيدى غیر اشباع در متانول، اتیلن گلیکول - مونوبوتیل اتريا حلال های الی مناسب دیگر و انجام کوپلیمریزاسیون گرافت با مخلوطی شامل اسیدهای الی غیر اشباع، مانند اسید اکریلیک ویا اسید متاکریلیک مونومرهای وینیلی مانند استایرین استراسید اکریلیک مونومرهای شبکه ای کننده مانند متیلول آکریلیک آمید . کاتالیستها و یا تنظیم کننده های پلیمریزاسیون و در نهایت خنثی شدن با بازها، باعث تولید رزین شده وینیلی میگردد. بنابراین برای تهیه رزین گرما سخت شامل رزین آلکیدی اصلاح شده وینیلی با رزین ملامین قابل انحلال در آب ابتدا رزین آلكيدى اصلاح شده وینیلی را با حرارت دادن و همزدن در زیر دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد و قابل انحلال ساختن آن بوسيله عامل خنثی کننده محلول آبی آمونیاک آن را با رزین ملامین بدست آمده در قسمت قبل در دمای محیط ترکیب می نمائیم.

در آماده ساختن محلول امولسیونی از رزین گرما سخت غلظت رزین انتخاب شده به شرایط بکار گرفته شده بستگی .دارد معمولا غلظت رزین از ۳ تا ۴۰ درصد وزنی مورد استفاده قرار میگیرد بهترین نتایج زمانی بدست می آید که غلظت رزین از ۵ تا ۲۵ درصد وزنی تنظیم ولتاژ و چگالی جریان اولیه در داخل محدوده ایمن و مناسب اقتصادی در نظر گرفته شود. معمولا برای فرمولاسیون حاضر ولتاژ أوليه اعمال . شده در محدوده ۲۰۰ تا ۳۰۰ ولت و جریان ۴ تا ۵ آمپر می باشد.